調速特點
（一）調速性能好。所謂“調速性能”，是指電動機在一定負載的條件下，根據需要，人為地改變電動機的轉速。直流電動機可以在重負載條件下，實現均勻、平滑的無級調速，而且調速範圍較寬。（二）起動力矩大。可以均勻而經濟地實現轉速調節。因此，凡是在重負載下起動或要求均勻調節轉速的機械，例如大型可逆軋鋼機、卷揚機、電力機車、電車等，都用直流電動機拖動。
轉子組成
直流電動機轉子部分由電樞鐵芯、電樞、換向器等裝置組成，下面對構造中的各部件進行詳細介紹。
1.電樞鐵芯部分：其作用是嵌放電樞繞組和颠末磁通，為了下降電機工作時電樞鐵芯中發作的渦流損耗和磁滞損耗。
2.電樞部分：作用是發作電磁轉矩和感應電動勢，而進行能量變換。電樞繞組有許多線圈或玻璃絲包扁鋼銅線或強度漆包線。
3.換向器又稱整流子，在直流電動機中，它的作用是将電刷上的直流電源的電流變換成電樞繞組内的溝通電流，使電磁轉矩的傾向穩定不變，在直流發電機中，它将電樞繞組溝通電動勢變換為電刷端上輸出地直流電動勢。
換向器由許多片構成的圓柱體之間用雲母絕緣，電樞繞組每一個線圈兩端區分接在兩個換向片上。直流發電機中換向器的作用是把電樞繞組中的交變電動熱變換為電刷間的直流電動勢，負載中就有電流通過，直流發電機向負載輸出電功率，同時電樞線圈中也肯定有電流通過。它與磁場相互作用發作電磁轉矩，其傾向與發電機相反，原想法隻需抑制這一磁場轉矩才華股動電樞改變。因此，發電機向負載輸出電功率的還，從原想法輸出機械功率，完結了直流發電機将機械能變換為電能的作用。
構造
轉子：在電動機裡轉動的部分叫做轉子定子：在電動機裡固定不動的部分叫做定子換向器：每當線圈剛轉過平衡位置，換向器就能自動改變線圈中的電流方向．這樣就改變了線圈的受力方向，使得線圈繼續轉動。實際中的電動機，為了能夠平穩、有效地工作，線圈有很多匝，而且嵌在圓柱形的鐵芯上，組成轉子；換向器也是由許多片組成．轉子安裝在定子中，定子由機殼和磁極組成，而且磁極用的是電磁鐵。
勵磁方式
直流電動機的性能與它的勵磁方式密切相關，通常直流電動機的勵磁方式有4種：直流他勵電動機、直流并勵電動機、直流串勵電動機和直流複勵電動機。掌握4種方式各自的特點：
1、直流他勵電動機:勵磁繞組與電樞沒有電的聯系，勵磁電路是由另外直流電源供給的。因此勵磁電流不受電樞端電壓或電樞電流的影響。
2、直流并勵電動機:并勵繞組兩端電壓就是電樞兩端電壓，但是勵磁繞組用細導線繞成，其匝數很多，因此具有較大的電阻，使得通過他的勵磁電流較小。
3、直流串勵電動機：勵磁繞組是和電樞串聯的，所以這種電動機内磁場随着電樞電流的改變有顯著的變化。為了使勵磁繞組中不緻引起大的損耗和電壓降，勵磁繞組的電阻越小越好，所以直流串勵電動機通常用較粗的導線繞成，他的匝數較少。
4、直流複勵電動機：電動機的磁通由兩個繞組内的勵磁電流産生。
起動
由于電機電樞回路電阻和電感都較小，而轉動體具有一定的機械慣性，因此當電機接通電源後，起動的開始階段電樞轉速以及相應的反電動勢很小，起動電流很大。最大可達額定電流的15～20倍。這一電流會使電網受到擾動、機組受到機械沖擊、換向器發生火花。因此直接合閘起動隻适用于功率不大于4千瓦的電動機（起動電流為額定電流的6～8倍）。
為了限制起動電流，常在電樞回路内串入專門設計的可變電阻,其原理接線見圖1。在起動過程中随着轉速的不斷升高及時逐級将各分段電阻短接，使起動電流限制在某一允許值以内。
這種起動方法稱為串電阻起動，非常簡單，設備輕便，廣泛應用于各種中小型直流電動機中。但由于起動過程中能量消耗大，不适于經常起動的電機和中、大型直流電動機。但對于某些特殊需要，例如城市電車雖經常起動，為了簡化設備，減輕重量和操作維修方便，通常采用串電阻起動方法。
對容量較大的直流電動機，通常采用降電壓起動。即由單獨的可調壓直流電源對電機電樞供電，控制電源電壓既可使電機平滑起動，又能實現調速。此種方法電源設備比較複雜。
機械特性
電動機的轉速n随轉矩T而變化的特性【n=f(T)】稱為機械特性。它是選用電動機的一個重要依據。各類電動機都因有自己的機械特性而适用于不同的場合。幾種直流電動機的機械特性見圖2。
調速從直流電動機的電樞回路看,電源電壓U
與電動機的反電動勢E
а和電樞電流Z
а在電樞回路電阻R
а上的電壓降必須平衡。即U=Ed+IdRd
反電動勢又與電動機的轉速n和磁通φ有關，電樞電流又與機械轉矩M和磁通φ有關。即M=CφId式中C為常數。由此可得式中n0為空載轉速,k為Rа/C。以上是未考慮鐵心飽和等因素時的理想關系，但對實際直流電動機的分析也有指導意義。
由上可見直流電動機有3種調速方法:調節勵磁電流、調節電樞端電壓和調節串入電樞回路的電阻。調節電樞回路串聯電阻的辦法比較簡便，但能耗較大；且在輕負載時，由于負載電流小，串聯電阻上電壓降小，故轉速調節很不靈敏。調節電樞端電壓并适當調節勵磁電流，可以使直流電動機在寬範圍内平滑地調速。端電壓加大使轉速升高，勵磁電流加大使轉速降低，二者配合得當，可使電機在不同轉速下運行。
調速中應注意高速運行時，換向條件惡化，低速運行時冷卻條件變壞，從而限制了電動機的功率。串勵直流電動機由于它的機械特性(圖2)接近恒功率特性,低速時轉矩大，故廣泛用于電動車輛牽引，在電車中常用兩台或兩台以上既有串勵又有并勵的複勵直流電動機共同驅動。利用串、并聯改接的方法使電機端電壓成倍地變化（串聯時電動機端電壓隻有并聯時的一半），從而可經濟地獲得更大範圍的調速和減少起動時的電能消耗。
控制結構
直流無刷電機的控制結構，直流無刷電機是同步電機的一種，也就是說電機轉子的轉速受電機定子旋轉磁場的速度及轉子極數(P)影響，N=120．f/P。在轉子極數固定情況下，改變定子旋轉磁場的頻率就可以改變轉子的轉速。直流無刷電機即是将同步電機加上電子式控制(驅動器)，控制定子旋轉磁場的頻率并将電機轉子的轉速回授至控制中心反複校正，以期達到接近直流電機特性的方式。也就是說直流無刷電機能夠在額定負載範圍内當負載變化時仍可以控制電機轉子維持一定的轉速。
直流無刷驅動器包括電源部及控制部：電源部提供三相電源給電機，控制部則依需求轉換輸入電源頻率。電源部可以直接以直流電輸入(一般為24V)或以交流電輸入(110V/220V)，如果輸入是交流電就得先經轉換器(converter)轉成直流。不論是直流電輸入或交流電輸入要轉入電機線圈前須先将直流電壓由換流器(inverter)轉成3相電壓來驅動電機。換流器(inverter)一般由6個功率晶體管(Q1～Q6)分為上臂(Q1、Q3、Q5)/下臂(Q2、Q4、Q6)連接電機作為控制流經電機線圈的開關。控制部則提供PWM(脈沖寬度調制)決定功率晶體管開關頻度及換流器(inverter)換相的時機。直流無刷電機一般希望使用在當負載變動時速度可以穩定于設定值而不會變動太大的速度控制，所以電機内部裝有能感應磁場的霍爾傳感器(hall-sensor)，做為速度之閉回路控制，同時也做為相序控制的依據。但這隻是用來做為速度控制并不能拿來做為定位控制。
控制原理
直流無刷電機的控制原理，要讓電機轉動起來，首先控制部就必須根據hall-sensor感應到的電機轉子目前所在位置，然後依照定子繞線決定開啟(或關閉)換流器(inverter)中功率晶體管的順序，inverter中之AH、BH、CH(這些稱為上臂功率晶體管)及AL、BL、CL(這些稱為下臂功率晶體管)，使電流依序流經電機線圈産生順向(或逆向)旋轉磁場，并與轉子的磁鐵相互作用，如此就能使電機順時/逆時轉動。當電機轉子轉動到hall-sensor感應出另一組信号的位置時，控制部又再開啟下一組功率晶體管，如此循環電機就可以依同一方向繼續轉動直到控制部決定要電機轉子停止則關閉功率晶體管(或隻開下臂功率晶體管)；要電機轉子反向則功率晶體管開啟順序相反。
基本上功率晶體管的開法可舉例如下：AH、BL一組→AH、CL一組→BH、CL一組→BH、AL一組→CH、AL一組→CH、BL一組，但絕不能開成AH、AL或BH、BL或CH、CL。此外因為電子零件總有開關的響應時間，所以功率晶體管在關與開的交錯時間要将零件的響應時間考慮進去，否則當上臂(或下臂)尚未完全關閉，下臂(或上臂)就已開啟，結果就造成上、下臂短路而使功率晶體管燒毀。
當電機轉動起來，控制部會再根據驅動器設定的速度及加/減速率所組成的命令(Command)與hall-sensor信号變化的速度加以比對(或由軟件運算)再來決定由下一組(AH、BL或AH、CL或BH、CL)開關導通，以及導通時間長短。速度不夠則開長，速度過頭則減短，此部份工作就由PWM來完成。PWM是決定電機轉速快或慢的方式，如何産生這樣的PWM才是要達到較精準速度控制的核心。
高轉速的速度控制必須考慮到系統的CLOCK分辨率是否足以掌握處理軟件指令的時間，另外對于hall-sensor信号變化的資料存取方式也影響到處理器效能與判定正确性、實時性。至于低轉速的速度控制尤其是低速起動則因為回傳的hall-sensor信号變化變得更慢，怎樣撷取信号方式、處理時機以及根據電機特性适當配置控制參數值就顯得非常重要。或者速度回傳改變以encoder變化為參考，使信号分辨率增加以期得到更佳的控制。
電機能夠運轉順暢而且響應良好，P.I.D.控制的恰當與否也無法忽視。之前提到直流無刷電機是閉回路控制，因此回授信号就等于是告訴控制部現在電機轉速距離目标速度還差多少，這就是誤差(Error)。知道了誤差自然就要補償，方式有傳統的工程控制如P.I.D.控制。但控制的狀态及環境其實是複雜多變的，若要控制的堅固耐用則要考慮的因素恐怕不是傳統的工程控制能完全掌握，所以模糊控制、專家系統及神經網絡也将被納入成為智能型P.I.D.控制的重要理論。
故障檢修
電樞繞組接地故障
這是直流電動機繞組最常見的故障。電樞繞組接地故障一般常發生在槽口處和槽内底部，對其的判定可采用絕緣電阻表法或校驗燈法，用絕緣電阻表測量電樞繞組對機座的絕緣電阻時，如阻值為零則說明電樞繞組接地；或者用圖所示的毫伏表法進行判定，将36V低壓電源通過額定電壓為36V的低壓照明燈後，連接到換向器片上及轉軸一端，若燈泡發亮，則說明電樞繞組存在接地故障。
具體到是哪個糟的繞組元件接地，則可用圖所示的毫伏表法進行判定。将6～12V低壓直流電源的兩端分别接到相隔K/2或K/4的兩換向片上（K為換向片數），然後用毫伏表的一支表筆觸及電動機軸，另一支表筆觸在換向片上，依次測量每個換向片與電動機軸之間的電壓值。若被測換向片與電動機軸之間有一定電壓數值（即毫伏表有讀數），則說明該換向片所連接的繞組元件未接地；相反，若讀數為零，則說明該換向片所連接的繞組元件接地。
最後，還要判明究竟是繞組元件接地還是與之相連接的換向片接地，還應将該繞組元件的端都從換向片上取下來，再分别測試加以确定。
電樞繞組接地點找出來後，可以根據繞組元件接地的部位，采取适當的修理方法。若接地點在元件引出線與換向片連接的部位，或者在電樞鐵心槽的外部槽口處，則隻需在接地部位的導線與鐵心之間重新進行絕緣處理就可以了。若接地點在鐵心槽内，一般需要更換電樞繞組。如果隻有一個繞組元件在鐵心槽内發生接地，而且電動機又急需使用時，可采用應急處理方法，即将該元件所連接的兩換向片之間用短接線将該接地元件短接，此時電動機仍可繼續使用，但是電流及火花将會有所加大。
