直流電機是將直流電功率轉(zhuǎn)換為機械功率的任何一類電機。最常見的類型取決于磁場產(chǎn)生的力。幾乎所有類型的DC電機都具有某種機電或電子內(nèi)部機制，以定期更改部分電機的電流方向。大多數(shù)類型會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動。線性電機直接產(chǎn)生直線上的力和運動。

直流電機是被 廣泛使用的第一種類型，因為它們可以由現(xiàn)有的直流照明配電系統(tǒng)供電。直流電機的速度可以通過使用可變的電源電壓或通過改變其勵磁繞組中的電流強度來在很寬的范圍內(nèi)進行控制。小型直流電機用于工具，玩具和家用電器。通用電機可以在直流電下運行，但它是用于便攜式電動工具和設(shè)備的輕型電機。較大的直流電機用于電動汽車，電梯和提升機的推進，或用于軋鋼機的驅(qū)動器。電力電子技術(shù)的出現(xiàn)使得在許多應(yīng)用中可以用交流電機代替直流電機。

電磁電機

電流流過的線圈會產(chǎn)生與線圈中心對齊的電磁場。線圈產(chǎn)生的磁場的方向和大小可以隨流過線圈的電流的方向和大小而變化。

一個簡單的直流電機在定子中有一組固定的磁鐵，在電樞中有一根或多根絕緣電線的繞組，包裹著一根軟鐵心，該鐵心集中了磁場。繞組通常在鐵心周圍有多個匝數(shù)，在大型電機中，可能會有多個并聯(lián)的電流路徑。導(dǎo)線繞組的末端連接到換向器。換向器允許每個電樞線圈依次通電，并通過電刷將旋轉(zhuǎn)線圈與外部電源連接。(無刷直流電機的電子器件可接通和斷開流向每個線圈的直流電流，并且沒有電刷。)

發(fā)送到線圈的電流總量，線圈的大小及其包裹的內(nèi)容決定了所產(chǎn)生的電磁場的強度。

打開或關(guān)閉特定線圈的順序決定了指向有效電磁場的方向。通過依次打開和關(guān)閉線圈，可以創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)磁場。這些旋轉(zhuǎn)磁場與電機(定子)固定部分中的磁體(永磁體或電磁體)的磁場相互作用，在電樞上產(chǎn)生使電樞旋轉(zhuǎn)的力。在某些直流電機設(shè)計中，定子磁場使用電磁體產(chǎn)生其磁場，從而可以更好地控制電機。

在高功率水平下，直流電機幾乎總是使用強制空氣進行冷卻。

不同數(shù)量的定子和電樞磁場以及它們的連接方式提供了不同的固有速度/轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)特性。直流電機的速度可以通過改變施加到電樞的電壓來控制。在電樞電路或勵磁電路中引入可變電阻可以實現(xiàn)速度控制?，F(xiàn)代的直流電機通常由電力電子系統(tǒng)控制，該電力電子系統(tǒng)通過將直流電流“斬波”為具有有效較低電壓的開和關(guān)周期來調(diào)節(jié)電壓。

由于串聯(lián)繞組直流電機在低速時會產(chǎn)生最大的扭矩，因此通常用于電力機車和電車等牽引應(yīng)用中。多年來，直流電機一直是電力和柴油電力機車，有軌電車/電車以及柴油電動鉆機上的電力牽引驅(qū)動器的支柱。從1870年代開始引入直流電機和用于運行機械的電網(wǎng)系統(tǒng)，引發(fā)了新的第二次工業(yè)革命。直流電機可以直接通過可充電電池運行，從而為第一批電動汽車，當(dāng)今的混合動力汽車和電動汽車提供動力，并驅(qū)動許多無繩工具。時至今日，直流電機仍被應(yīng)用在諸如玩具和磁盤驅(qū)動器之類的小型應(yīng)用中，或者用于操作鋼軋機和造紙機的大型應(yīng)用中。帶有單獨勵磁場的大型直流電機通常與礦井提升機的繞線機驅(qū)動器配合使用，以實現(xiàn)高轉(zhuǎn)矩以及使用晶閘管驅(qū)動器進行平穩(wěn)速度控制?，F(xiàn)在，這些已被帶有變頻驅(qū)動器的大型交流電機所取代。

如果將外部電源施加到直流電機，它將充當(dāng)直流發(fā)電機，即發(fā)電機。此功能用于減慢混合動力汽車和電動汽車上的電池并為其充電，或者在速度減慢時將電力返回到街車或電動火車線路上使用的電網(wǎng)。此過程稱為混合動力和電動汽車的再生制動。在柴油機車中，他們還使用直流電機作為發(fā)電機，以減慢速度，但耗散電阻器組中的能量。較新的設(shè)計正在添加大型電池組，以回收部分能量。

有刷直流電機

有刷直流電機通過使用內(nèi)部換向，固定磁體(永磁體或電磁體)和旋轉(zhuǎn)電磁體，直接從供應(yīng)給電機的直流電中產(chǎn)生扭矩。

有刷直流電機的優(yōu)點包括低初始成本，高可靠性和簡單的電機速度控制。缺點是高強度用途的維護成本高且使用壽命短。維護包括定期更換承載電流的碳刷和彈簧，以及清潔或更換換向器。這些組件是將電能從電機外部傳遞到電機內(nèi)部轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)繞組所必需的。電刷由導(dǎo)體組成。

無刷直流電機

典型的無刷直流電機在轉(zhuǎn)子中使用一個或多個永磁體，在電機殼體上使用電磁體作為定子。電機控制器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電。這種設(shè)計在機械上比有刷電機簡單，因為它消除了將功率從電機外部傳遞到旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的麻煩。電機控制器可以通過霍爾效應(yīng)傳感器或類似設(shè)備感測轉(zhuǎn)子的位置，并可以精確控制轉(zhuǎn)子線圈中電流的時間，相位等，以優(yōu)化扭矩，節(jié)省功率，調(diào)節(jié)速度，甚至進行制動。無刷電機的優(yōu)點包括壽命長，幾乎不需要維護或效率高。缺點包括高昂的初始成本和更復(fù)雜的電機速度控制器。

不換向

其他類型的直流電機不需要換向。

同極性電機—同極性電機具有沿旋轉(zhuǎn)軸的磁場，并且在某些點上具有不平行于磁場的電流。同極性的名稱是指不存在極性變化。

同極性電機必須具有單匝線圈，這將它們限制在非常低的電壓下。這限制了這種電機的實際應(yīng)用。

滾珠軸承電機—滾珠軸承電機是一種不尋常的電機，由兩個滾珠軸承式軸承組成，其內(nèi)座圈安裝在同一根導(dǎo)電軸上，而外座圈則連接到高電流，低壓電源上。另一種結(jié)構(gòu)是將外圈安裝在金屬管內(nèi)，而將內(nèi)圈安裝在帶有不導(dǎo)電部分的軸上(例如，絕緣桿上的兩個套筒)。該方法的優(yōu)點是管將充當(dāng)飛輪。旋轉(zhuǎn)方向由初始旋轉(zhuǎn)確定，通常需要旋轉(zhuǎn)才能使其旋轉(zhuǎn)。

永磁定子電機

永磁電機在定子框架上沒有勵磁繞組，而是依靠永磁電機提供磁場，轉(zhuǎn)子磁場與該磁場相互作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。與電樞串聯(lián)的補償繞組可用于大型電機，以改善負載下的換向。由于此字段是固定的，因此無法對其進行速度控制調(diào)整。PM磁場(定子)在微型電機中很方便，可以消除磁場繞組的功耗。大多數(shù)較大的直流電機為“發(fā)電機”型，具有定子繞組。從歷史上看，如果將PM拆卸下來，就不能使其保持高通量。勵磁繞組更實用，以獲得所需的磁通量。但是，大型PM不僅價格昂貴，而且危險且難以組裝。這有利于大型機器的傷口領(lǐng)域。

為了使總重量和尺寸最小化，微型永磁電機可能會使用由釹或其他重要元素制成的高能磁體。大多數(shù)是釹鐵硼合金。具有較高的磁通密度，具有高能量PM的電機至少可以與所有最佳設(shè)計的單饋同步和感應(yīng)電機競爭。微型電機類似于圖中的結(jié)構(gòu)，不同之處在于微型電機至少具有三個轉(zhuǎn)子磁極(無論轉(zhuǎn)子處于什么位置，以確保啟動)，并且它們的外殼是鋼管，該鋼管磁連接彎曲磁場磁體的外部。