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有刷电机与无刷电机究竟哪个好?

  大家肯定都听说过这句话,“某某某有两把刷子”,形容这个人比自己想象中的要厉害很多。其实这里“刷子”也是有刷电机和无刷电机最大的区别。

       电机,俗称“马达”,是依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。 电机其实有很多分类,如有刷、无刷、单相、三相等等。今天推荐的是,以通俗易懂的方式给大家科普一下生活中最常用的两种——“有刷电机”和“无刷电机”。

  说起有刷电机,不得不提我们小时候玩的四驱车了。四驱车里的那个小马达就是有刷电机。有刷电机是所有电机中最基础的,不仅具有启动快速、制动及时、调速平稳、控制简单等优点,而且结构简单、价格便宜。

  有刷电机工作原理

  有刷电机的主要结构就是定子+转子+电刷,通过旋转磁场获得转动力矩,从而输出动能。电刷与换向器不断接触摩擦,在转动中起到导电和换相作用。

  有刷电机采用机械换向,磁极不动,线圈旋转。电机工作时,线圈和换向器旋转,磁钢和碳刷不转,线圈电流方向的交替变化是随电机转动的换相器和电刷来完成的。

  在这个过程中,线圈的两个电源输入端依次排成一个环,相互之间用绝缘材料分隔,组成一个像圆柱体的东西,与电机轴连成一体,电源通过两个碳元素做成的小柱子(碳刷),在弹簧压力的作用下,从两个特定的固定位置,压在上面线圈电源输入环状圆柱上的两点,给线圈通电。

  随着电机转动,不同时刻给不同线圈或同一个线圈的两极通电,使得线圈产生磁场的N-S极与最靠近的永磁铁定子的N-S极有一个适合的角度差,磁场异性相吸、同性相斥,产生力量,推动电机转动。碳电极在线圈接线头上滑动,像刷子在物体表面刷,因此叫碳“刷”。

  所谓“成也电刷,败也电刷”。由于相互滑动,会摩擦碳刷,造成损耗,碳刷与线圈接线头之间通断交替,会发生电火花,产生电磁破,干扰电子设备,再者,由于持续的滑动和摩擦,电刷会不断磨损消耗,这也是让有刷电机短命的罪魁祸首。

  电刷损坏就得修啊,不过这一次又一次地维修会不会很麻烦?其实也不会啦,不过,如果有不用换电刷的电机不是更好吗?这就是无刷电机了。

  无刷电机工作原理

  无刷电机,顾名思义,就是没有电刷的电机。那既然没有了电刷,又如何才能让电机持续运转呢?

  原来,无刷电机结构与有刷电机正好相反:

  无刷电机中,换相的工作交由控制器中的控制电路(一般为霍尔传感器+控制器,更先进的技术是磁编码器)来完成。

  有刷电机是磁极定,线圈转;无刷电机则是线圈定,磁极转。无刷电机中,通过霍尔传感器,感知永磁体磁极的位置,再根据这种感知,使用电子线路,适时切换线圈中电流的方向,保证产生正确方向的磁力,来驱动电机。消除了有刷电机的缺点。

  这些电路,就是无刷电机的控制器,还可以实现一些有刷电机不能实现的功能,比如调整电源切换角,制动电机,使电机反转,锁住电机,利用刹车信号,停止给电机供电。现在电瓶车的电子报警锁,就充分利用了这些功能。

  总结对比一下有刷电机与无刷电机:

  1、两种电机的控制都是调压,只是由于无刷直流采用了电子换向,要有数字控制才可以实现,而有刷直流是通过碳刷换向的,利用可控硅等传统模拟电路都可以控制,比较简单。

  2、有刷电机调速过程是调整供电电源的电压高低,通过整流子及电刷的转换,改变电极产生的磁场强弱,达到改变转速的目的,这一过程被称之为变压调速;无刷电机调速过程则是保持供电电源电压不变,改变电调的控制信号,通过微处理器再改变大功率MOS管的开关速率,来实现转速的改变,这一过程被称之为变频调速。

  3、有刷电机结构简单,起动响应速度快,起动扭矩大,变速平稳,速度从零到最大几乎感觉不到振动,起动时可带动更大的负荷。无刷电机起动电阻大(感抗),所以功率因素小,起动扭矩相对较小,起动时有嗡嗡声,并伴随着强烈震动,起动时带动负荷较小。

  4、有刷电机是通过变压调速,起动和制动平稳,恒速运行时也平稳。无刷电机是数字变频控制,先将交流变成直流,直流再变成交流,通过频率变化控制转速,在起动和制动时运行不平稳,振动大,只有在速度恒定时才会平稳。

  5、有刷电机通常和减速箱、译码器一起使用,使得电机的输出功率更大,控制精度更高,控制精度可以达到0.01毫米,几乎可以让运动部件停在任何想要的地方。所有精密机床都是采用有刷电机控制精度。无刷电机由于在起动和制动时不平稳,所以运动部件每次都会停到不同的位置上,必须通过定位销或限位器才可以停在想要的位置上。

  6、由于有刷电机结构简单,生产成本低,生产厂家多,应用也比较广泛,比如工厂、加工机床、精密仪器等,如果电机故障,只需更换碳刷即可,每个碳刷只需要几元,非常便宜。无刷电机技术不成熟,价格较高,应用范围有限,主要应用在恒速设备上,比如变频空调、冰箱等,无刷电机损坏只能更换。

  7、无刷电机去除了电刷,最直接的变化就是没有了有刷电机运转时产生的电火花,这样就极大减少了电火花对遥控无线电设备的干扰。

  8、无刷电机没有了电刷,运转时摩擦力大大减小,运行顺畅,噪音会低许多,这个优点对于模型运行稳定性是一个巨大的支持。

  9、少了电刷,无刷电机的磨损主要是在轴承上了,从机械角度看,无刷电机几乎是一种免维护的电动机了,必要的时候,只需做一些除尘维护即可。

  这就是关于有刷电机与无刷电机究竟哪个好的全部知识了,希望可以帮到您,想了解更多的产品知识请关注我们网站后面的更新。

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时间:2020-09-21 编辑:admin 来源:未知 点击:

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