直流電動(dòng)機(jī)根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，分為有刷電機(jī)和無(wú)刷電機(jī)兩種。有刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子是線圈，定子是磁鐵，還要有換向器和電刷來不斷改變轉(zhuǎn)子線圈里的電流方向，線圈連著換向片，換向片固定于轉(zhuǎn)軸上，隨電機(jī)軸一起旋轉(zhuǎn)，電刷在空間上固定不動(dòng)。無(wú)刷電機(jī)采用電子換向裝置，代替了傳統(tǒng)的機(jī)械換向裝置（換向器和電刷），由控制器提供不同方向的直流電，來達(dá)到電機(jī)線圈電流方向的交替變換。在2014年第1期介紹了有刷直流電機(jī)的模型，本期介紹一個(gè)簡(jiǎn)單的無(wú)刷電機(jī)模型。跟有刷電機(jī)比較，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、轉(zhuǎn)速快等優(yōu)點(diǎn)。

準(zhǔn)備材料：

無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)模型包括電源、支架、電磁鐵線圈（定子）、轉(zhuǎn)子4個(gè)部分。需要2節(jié)5號(hào)電池盒、2塊銅片、1個(gè)干簧管、1支兩頭削尖的鉛筆、泡沫塑料、小磁鐵、漆包線、木板、螺絲釘、小刀、螺絲刀、雙面膠等。

無(wú)刷電機(jī)模型的關(guān)鍵部件之一是干簧管，通過它控制定子線圈中電流的通斷，達(dá)到電子控制的目的。干簧管又叫磁控開關(guān)，顧名思義就是一種可以用磁鐵來控制通斷的開關(guān)。常見的干簧管就是一個(gè)密封的細(xì)玻璃管，里面有兩個(gè)簧片。無(wú)磁場(chǎng)時(shí)，簧片是不互相接觸的，就是說這個(gè)磁控開關(guān)是斷開的；當(dāng)有磁場(chǎng)靠近時(shí)，簧片感應(yīng)出磁性而吸合，開關(guān)導(dǎo)通。

需要注意的是，只有當(dāng)外來磁場(chǎng)的磁力線平行穿過干簧管的簧片時(shí)，它才能有效吸合。因此假如用一塊磁鐵來控制干簧管，磁鐵的軸心應(yīng)該與干簧管平行，側(cè)面應(yīng)該正對(duì)著它。

制作過程：

1.參照直流電動(dòng)機(jī)模型制作模型支架和轉(zhuǎn)子（圖1、2）。

2.把鉛筆尖放進(jìn)銅片支架上用釘子砸出的凹坑里，不宜夾得太緊，用手輕輕一碰，轉(zhuǎn)子應(yīng)該能非常輕松地轉(zhuǎn)動(dòng)（圖3）。

3.用0.5毫米直徑的漆包線繞大約60圈，制成電磁鐵線圈，兩端各留出5～6厘米長(zhǎng)，末端刮去絕緣漆。把電磁鐵線圈用雙面膠固定在轉(zhuǎn)子的正下方，要求不影響轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，但是與轉(zhuǎn)子之間的距離應(yīng)盡量小（圖4）。

4.將電磁鐵線圈的一端與電源的負(fù)極連接，另一端串聯(lián)焊接好干簧管，再與電源的正極連接。此時(shí)干簧管是斷開的，因此線圈中并沒有電流通過，電動(dòng)機(jī)不工作。將轉(zhuǎn)子保持豎直方向，干簧管也保持豎直，中心對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)子下端磁鐵的側(cè)面，這是初始狀態(tài)（圖5）。

5.移動(dòng)干簧管，使其慢慢靠近磁鐵，當(dāng)距離足夠近時(shí)，磁鐵使干簧管閉合，線圈中就會(huì)有電流通過。電磁鐵線圈通電以后產(chǎn)生磁場(chǎng)，如果它與磁鐵相互吸引，需要對(duì)調(diào)電源的正負(fù)極；如果電磁鐵排斥轉(zhuǎn)子上的磁鐵，那么轉(zhuǎn)子就會(huì)被推動(dòng)，以逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。

6.當(dāng)磁鐵轉(zhuǎn)過一定角度以后，遠(yuǎn)離干簧管，于是干簧管重新斷開，電磁鐵線圈中沒有電流通過，也不再推動(dòng)轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子依靠慣性繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，原先下端的磁鐵轉(zhuǎn)到上端，上端的磁鐵轉(zhuǎn)到下端，且靠近電磁鐵線圈。

當(dāng)原先上端的磁鐵轉(zhuǎn)過最低端時(shí)，再次使干簧管閉合，電磁鐵線圈也將再次通電，因此又推動(dòng)轉(zhuǎn)子繼續(xù)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。周而復(fù)始，電動(dòng)機(jī)便持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)起來了（圖6）。因?yàn)闆]有電刷帶來的阻力，因此這個(gè)無(wú)刷電動(dòng)機(jī)模型的轉(zhuǎn)速很快，甚至可以達(dá)到每分鐘上千轉(zhuǎn)，且轉(zhuǎn)動(dòng)非常平穩(wěn)。

通過微調(diào)干簧管與磁鐵之間的距離，可以改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。干簧管距磁鐵較遠(yuǎn)時(shí)，不能保證每一次都有效閉合，因此對(duì)轉(zhuǎn)子的推動(dòng)力降低，轉(zhuǎn)速就變慢；反之轉(zhuǎn)速變快，相當(dāng)于一個(gè)調(diào)速電動(dòng)機(jī)模型！當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)近距離觀察，會(huì)看到干簧管簧片之間存在細(xì)小的電火花，并能聽到輕微的“啪啪”聲。這是因?yàn)橥ㄟ^干簧管的電流比較大，并且頻率較高，簧片之間出現(xiàn)了打火現(xiàn)象。這會(huì)降低干簧管的使用壽命，因此實(shí)際無(wú)刷電機(jī)的工作電流并不能直接經(jīng)過干簧管，而是由專門的放大電路來提供。