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直流有刷电机与无刷电机有什么区别?

作者:ahtlde时间:2022-06-22 17:52:03次浏览

信息摘要:

直流有刷电机与无刷电机有什么区别?常用的直流电机有有刷直流电机,无刷直流电机,直流减速电机,直流伺服电机(也称舵机),步进电机。本帖不讲程序,只讲电机原理与构造

直流有刷电机与无刷电机有什么区别?


常用的直流电机有有刷直流电机,无刷直流电机,直流减速电机,直流伺服电机(也称舵机),步进电机。





本帖不讲程序,只讲电机原理与构造,因为我发现各种厂家的电机驱动板都会提供驱动程序demo,对于小白来讲,虽然可以驱动,但是只知其然,不知其所以然,总觉得不爽呢。几乎各个品牌都没有电机原理与构造的讲解,当然这不在他们的义务当中。我经过一段时间的网上学习与收集,在这分享各种常用电机的基本知识。

1.直流电机





上图这种电机我想大家都见过,小时候经常玩的四驱车,就是这种,以前我叫它马达,哈哈,完全没有电机的概念,只知道给它通上电会转。其实它是有刷直流电机。

  这种直流有刷电机的主要特点是可以快速连续旋转。它被大量应用于驱动遥控模型车的车轮。最常见的型号有130,因此很多朋友也会称呼这种电机为130电机。

直流电机工作原理





直流电机里边固定有环状永磁体,电流通过转子上的线圈产生安培力,当转子上的线圈与磁场平行时,再继续转受到的磁场方向将改变,因此此时转子末端的电刷跟转换片交替接触,从而线圈上的电流方向也改变,产生的洛伦兹力方向不变,所以电机能保持一个方向转动。

  直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势,靠换向器配合电刷的换向作用,使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。

  感应电动势的方向按右手定则确定(磁感线指向手心,大拇指指向导体运动方向,其他四指的指向就是导体中感应电动势的方向)。导体受力的方向用左手定则确定。

  这一对电磁力形成了作用于电枢一个力矩,这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩,转矩的方向是逆时针方向,企图使电枢逆时针方向转动。

  如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩(例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩),电枢就能按逆时针方向旋转起来。

有刷直流电机



动图封面



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。

  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。

无刷直流电机



动图封面无刷电机中,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。












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。


有刷直流电机与无刷直流电机的区别1.适用范围

无刷电机:通常被使用在控制要求比较高,转速比较高的设备上,如航模,精密仪器仪表等对电机转速控制严格,转速达到很高的设备上。
碳刷电机:通常动力设备使用的都是有刷电机,如吹风机、工厂的电动机、家用的抽油烟机等等,另外串激电机的转速也能达到很高,但是由于碳刷的磨损,使用寿命不如无刷电机。

2.使用寿命
无刷电机:通常使用寿命在几万小时这个数量级,但是由于轴承的不同无刷电机使用寿命也有很大不同。

碳刷电机:通常有刷电机的连续工作寿命在几百到1千多个小时,到达使用极限就需要更换碳刷,不然很容易造成轴承的磨损。

3.使用效果

无刷电机:通常是数字变频控制,可控性强,从每分钟几转,到每分钟几万转都可以很容易实现。

碳刷电机:旧碳刷电机一般启动以后工作转速恒定,调速不是很容易,串激电机也能达到20000转/分,但是使用寿命会比较短。

4.节能方面

相对而言,无刷电机采用变频技术控制的会比串激电机节能很多,最典型的就是变频空调和冰箱。

5.日后维修方面

碳刷电机需要更换碳刷,如果更换不及时会造成电机的损坏,而无刷电机,使用寿命很长,通常是有刷电机的10倍以上,但是坏了就需要更换电机,但日常维护基本不需要。

直流减速电机
了解了直流电机原理和种类之后,开始学习直流减速的电机的驱动
直流减速电机相比较直流电机加了减速器。


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