在各種電機類型里，有刷直流電機(Brushed DC Motor)算是最“老牌”的一種了。它歷史悠久、結構簡單、成本低，而且驅動方式也并不復雜，所以在很多小家電、玩具、電動工具和汽車電機系統中都能看到它的身影。今天我們就用簡單易懂的語言，聊聊有刷直流電機的驅動原理，讓你一看就明白。

一、有刷直流電機的基本結構

有刷直流電機主要由定子、轉子、換向器和碳刷四個部分組成：

定子：提供固定磁場，可能是永磁體，也可能是勵磁線圈。

轉子：安裝在線圈繞組上，可以在磁場中旋轉。

換向器：和轉子相連的金屬觸點，用來切換電流方向。

碳刷：和換向器接觸，把電源的電流輸送到轉子繞組里。

一句話總結：碳刷+換向器=電流方向自動切換的“物理開關”。

二、有刷直流電機的驅動原理

驅動原理可以簡單理解為——通電→產生磁場→磁場相互作用→轉子旋轉。

具體來說，流程是這樣的：

電源接通

直流電源通過碳刷進入換向器，然后輸送到轉子繞組。

產生電磁力

根據電磁感應原理，通電線圈會產生磁場，這個磁場與定子的磁場作用，產生一個推力(洛倫茲力)。

轉子轉動

推力讓轉子朝某個方向旋轉。

換向器切換電流方向

當轉子轉到一定角度時，換向器會自動切換電流方向，讓推力方向保持一致，從而持續旋轉。

這個過程一直循環，就能讓電機持續工作。

三、有刷直流電機的驅動方式

雖然有刷直流電機的結構自帶“換向功能”，但外部驅動電路也很重要，一般有以下幾種常見驅動方式：

直接供電驅動

最簡單的方法，用開關或繼電器直接接上電源就能轉，適合低功率電機。

PWM(脈寬調制)驅動

通過調節電壓占空比控制轉速，優點是效率高、發熱低、可調范圍大。

H橋驅動

用四個開關器件(如mosfet)組成H橋電路，不僅能調速，還能輕松實現正反轉切換。

恒流驅動

用于需要精確扭矩控制的場景，比如機器人關節。

四、有刷直流電機的優缺點

優點：結構簡單、成本低、驅動電路容易實現、起動轉矩大。

缺點：碳刷磨損需要定期更換，噪音較大，效率略低于無刷電機。

有刷直流電機驅動原理其實一點也不神秘，本質上就是靠碳刷+換向器實現電流自動換向，讓轉子持續轉動。驅動方式可以簡單，也可以通過PWM和H橋讓它變得更智能。雖然現在無刷直流電機(BLDC)越來越流行，但在很多成本敏感、維護方便的場合，有刷電機依舊有它的市場。