[技术问答]

直流无刷电机替代有刷电机是一个趋势吗

[复制链接]
580|8
手机看帖
扫描二维码
随时随地手机跟帖
gejigeji521|  楼主 | 2023-2-22 20:18 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 gejigeji521 于 2023-2-22 20:20 编辑

直流无刷电机也称无刷电机,无刷直流电机。为什么越来越多的设备厂开始选择使用直流无刷电机来替代有刷电机呢?尽管有刷电机有着起动扭矩大、变速平稳、制造简单,成本低廉的优点。
凡用过有刷电机的朋友想必都有这样的经历。有刷直流电机发热大,寿命短,效率低,输出功率小、扭矩小。在使用一段时间以后,还需要打开电机来清理碳刷,费时费力,维护强度不亚于来一次家庭大扫除。
有刷电机是大家最早接触的一类电机,中学时物理课堂上介绍电动机也是以它为模型来展示的。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。
v2.gif
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。
在有刷电机中,这个过程是将各组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,组成一个象圆柱体的东西,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,给一组线圈通电。

随着电机转动,不同时刻给不同线圈或同一个线圈的不同的两极通电,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,象刷子在物体表面刷,因此叫碳“刷”。
相互滑动,会摩擦碳刷,造成损耗,需要定期更换碳刷;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。

无刷电机工作原理
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。
v3.gif
无刷电机采取电子换向,线圈不动,磁极旋转。无刷电机,是使用一套电子设备,通过霍尔元件,感知永磁体磁极的位置,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,就是电机控制器。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。

无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成,是一种典型的机电一体化产品。由于无刷直流电动机是以自控式运行的,所以不会象变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另加启动绕组,也不会在负载突变时产生振荡和失步。

3.调速方式的区别

实际上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,所以要有数字控制才可以实现了,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。
1、有刷马达调速过程是调整马达供电电源电压的高低。调整后的电压电流通过整流子及电刷地转换,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。

2、无刷马达调速过程是马达的供电电源的电压不变,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。


使用特权

评论回复

相关帖子

gejigeji521|  楼主 | 2023-2-22 20:21 | 显示全部楼层
没错,正是有刷电机这些缺点,让聪明的人类萌生出新的想法,研发可代替有刷电机来使用的电机---直流无刷电机。

由于有刷直流电机的结构原理,电刷和换向器的接触电阻很大,造成电机整体电阻较大,,容易发热,而永磁体是热敏元件,当温度太高的话,磁钢是会退磁的,这样就会让使电机性能下降,影响有刷电机的使用寿命。而且,有刷电机发热很大程度是因为电流做功在电机内部电阻上了,所以电能有很大程度转化为了热能,所以有刷直流电机的输出功率不大,效率也不高。而直流无刷电机的出现,弥补了有刷电机这些缺点,因而被越来越多的设备厂开始使用直流无刷电机来代替有刷电机。

直流无刷电机有什么好用之处呢?为什么能够代替有刷电机来使用呢?由于无刷电机没有碳刷,因此在运转时不会产生电火花,减少了电火花对遥控无线电设备的干扰。它的空载阻力主要来自定子与转子的旋转接触点,所以一般在直流无刷电机的转子两端都使用了滚珠轴承来减小摩擦!这样就不会有大量的摩擦阻力与热量,因而无刷电机具有极高的传动效率与转速。既然无刷电机的出现弥补了有刷电机的缺点,那么直流无刷电机的优点大致归纳如下:高转速;高效率;低噪声;响应速度快;使用长寿命;低噪音;输出扭矩大;免维护。

直流无刷电机也并非完美无缺,如果说无刷电机也有缺点,那就是无刷电机控制器的价格比较高,无刷电机控制电路比较复杂,对元件的老化筛选要求比较严格。因此选用直流无刷电机要经过严格的可靠性试验以确保质量。

使用特权

评论回复
tpgf| | 2023-3-3 14:14 | 显示全部楼层
无刷电机与有刷电机相比较 优点还是非常明显的

使用特权

评论回复
nawu| | 2023-3-3 14:27 | 显示全部楼层
无刷电机和有刷电机的区别,有刷电机电机工作时,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随电机转动的换相器和电刷来完成。无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成,由于无刷直流电动机是以自控式运行,所以不会像变频调速下重载启动的同步电机一样在转子上另加启动绕组,也不会在负载突变时产生震荡和失步

使用特权

评论回复
aoyi| | 2023-3-3 14:40 | 显示全部楼层
无刷直流电机是由电动机主体和驱动器组成的,是一种典型的机电一体化产品

使用特权

评论回复
zljiu| | 2023-3-3 14:59 | 显示全部楼层
是不是无刷电机的体积比有刷电机的体积要小呢

使用特权

评论回复
gwsan| | 2023-3-3 15:13 | 显示全部楼层
由于无刷直流电动机是以自控式运行的,所以不会像变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另加启动绕组,也不会在负载突变时产生振荡和失步

使用特权

评论回复
tfqi| | 2023-3-3 15:27 | 显示全部楼层
zljiu 发表于 2023-3-3 14:59
是不是无刷电机的体积比有刷电机的体积要小呢

电机尺寸的大小和他们的容量是有关系的

使用特权

评论回复
LOVEEVER| | 2023-3-16 15:57 | 显示全部楼层
无刷比有刷优势还是很明显的,趋势是有的,期待技术更成熟吧

使用特权

评论回复
发新帖 我要提问
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

160

主题

2109

帖子

8

粉丝