还未设置个性签名
成为VIP会员 享9项特权: 开通会员

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦, 立即完善>

3天内不再提示

有刷电机、无刷电机差异对比

h1654155971.8456 来源:YXQ 2019-08-14 11:30 次阅读

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。

调速方式

01

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。

02

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。

性能差异

TI的一个介绍视频关于有刷电机与无刷电机的对比,如下图所示,很完整。

01

有刷电机结构简单、开发时间久、技术成熟

早在十九纪诞生电机的时候,产生的实用性电机就是无刷形式,即交流鼠笼式异步电动机,这种电动机在交流电产生以后得到了广泛的应用。

但是,异步电动机有许多无法克服的缺陷,以致电机技术发展缓慢。尤其是直流无刷电机一直无法投入商业运营,伴随着电子技术的日新月异,直至近几年才慢慢投入商业运营,就其实质来说依然属于交流电机范畴。

无刷电机诞生不久,人们就发明了直流有刷电机。由于直流有刷电机机构简单,生产加工容易,维修方便,容易控制;直流电机还具有响应快速、较大的起动转矩、从零转速至额定转速具备可提供额定转矩的性能,所以一经问世就得到了广泛应用。

02

直流有刷电机响应速度快,起动扭矩大

直流有刷电机起动响应速度快,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。

03

直流有刷电机运行平稳,起、制动效果好

有刷电机是通过调压调速,所以起动和制动平稳,恒速运行时也平稳。

无刷电机通常是数字变频控制,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,所以无刷电机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。

04

直流有刷电机控制精度高

直流有刷电机通常和减速箱、译码器一起使用,使的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直流电机控制精度。

无刷电机由于在启动和制动时不平稳,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。

05

直流有刷电机使用成本低,维修方便

由于直流有刷电机结构简单,生产成本低,生产厂家多,技术比较成熟,所以应用也比较广泛,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。

06

无电刷、低干扰

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。

07

噪音低,运转顺畅

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。

08

寿命长,低维护成本

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。

控制原理

电机驱动控制就是控制电机的转动或者停止,以及转动的速度。电机驱动控制部分也叫做电子调速器,简称电调,英文electronic speed controller(ESC)。

电调对应使用的电机不同,分无刷电调和有刷电调。

有刷电机的永磁体是固定不动的,线圈绕在转子上,通过一个电刷跟换相器接触间断来改变磁场方向来保持转子持续转动。

无刷电机,顾名思义,这种电机是没有所谓的电刷和换相器的,他的转子是永磁体,而线圈是固定不动的,直接接到外部电源,问题就来了,线圈磁场方向怎么改变呢?

事实上,无刷电机外部还需要一个电子调速器,这个调速器说白了就是一个电机驱动,它随时都在改变着固定线圈内部电流的方向,保证它跟永磁体之间的作用力是相互排斥,持续转动得以延续。

有刷电机工作可以不需要电调,直接把电供给电机就能够工作,但是这样无法控制电机的转速。

无刷电机工作必须要有电调,否则是不能转动的。必须通过无刷电调将直流电转化为三相交流电,输给无刷电机才能转动。

最早的电调可不是像现在的电调一样,最早全是有刷电调,说到这你可能要问了:什么是有刷电调,和现在的无刷电调有什么区别?

事实上这差别呀可大了去了,有刷电调和无刷电调都是根据电机来说的,现在电机的转子,就是能转动的部分全是磁铁块,线圈是定子不转动的,因为这中间没有碳刷,这就是无刷电机。

而有刷电机呢,顾名思义就是有碳刷,所以就是有刷电机,像我们平常小孩子玩的一二十块钱的遥控车用的电机就是有刷电机。电调就是根据这两种电机而命名的有刷电调和无刷电调。

从专业的角度来讲呢就是有刷电调就是输出时直流电,无刷电调输出是三相交流电。

直流电就是我们电池里存储的电,有正负极之分,我们家用220V的,用于手机充电器或者电脑的电源都是交流电。

交流电就是带有一定的频率,通俗讲就是一根线上正负、正负的来回交换着;直流电就是正极是正极,负极是负极。

交流直流弄清楚了,那么什么又是“三相电”呢?

理论讲三相交流电是电的一种传输形式,简称三相电,是由3个频率相同、振幅相等、相位依次互差120度的交流电势组成的电源。

通俗的讲,就是我们家用的三项交流电,除了电压、频率、驱动角不同,其他都一样,现在对于三相电和直流电都了解了吧。

无刷电调,输入的是直流电,通过一个滤波电容稳定电压。然后分成俩两路,一路是电调的BEC使用,BEC是给接收机与电调自身单片机供电使用的,输出至接收机的电源线就是信号线上的红线和黑线,另一路是介入MOS管使用。

在这里,电调上电,单片机开始启动,驱动MOS管震动,使电机发出滴滴滴的声音。启动后待命,有些电调带有油门校准功能,在进入待命前会监测油门位置是在高还是低还是中间,高的话进入电调行程校准,中间的话开始发出报警信号,电机会滴滴的响,低的话会进入正常工作状态。

一切准备就绪后,电调内的单片机会根据PWM信号线上的信号决定输出电压的大小和频率的高低以及驱动方向和进角多少来驱动电机的转速,转向。这就是无刷电调原理。

在驱动电机运转的时候,电调内共有3组MOS管工作,每组2个极,一个控制正极输出,一个控制负极输出,当正极输出时,负极不输出,负极输出时,正极不输出,这样子也就形成了交流电,同样,三组都是这样工作的,它们的频率是8000HZ。

讲到这,无刷电调也相当于一个工厂里电机上使用的变频器或者调速器。

电调的输入是直流,通常由锂电池来供电。输出是三相交流,可以直接驱动电机。另外航模无刷电子调速器还有三根信号输入线,输入PWM信号,用于控制电机的转速。对于航模,尤其是四轴飞行器,由于其特殊性,需要专门的航模电调。

那么为什么在四轴飞行器上需要专门的电调呢,其有什么特别的地方?

四轴飞行器有四个桨,两两相对呈十字交叉结构。在桨的转向上分正转和反转,这样可抵消单个桨叶旋转引起的自旋问题。每个桨的直径很小,四个桨转动时的离心力是分散的。不像直机的桨,只有一个能产生集中的离心力形成陀螺性质的惯性离心力,保持机身不容易很快的侧翻掉。所以通常用到的舵机控制信号更新频率很低。

四轴为了能够快速反应,以应对姿态变化引起的飘移,需要高反应速度的电调,常规PPM电调的更新速度只有50Hz左右,满足不了这种控制所需要的速度。

且PPM电调MCU内置PID稳速控制,能对常规航模提供顺滑的转速变化特性,用在四轴上就不合适了,四轴需要的是快速反应的电机转速变化。

用高速专用电调,IIC总线接口传送控制信号,可达到每秒几百上千次的电机转速变化,在四轴飞行时,姿态时刻能够保持稳定。即使受到外力突然冲击,依旧安然无恙。

  • 无刷电机
    +关注

    关注

    49

    文章

    422

    浏览量

    41226
  • 有刷电机
    +关注

    关注

    2

    文章

    62

    浏览量

    11923
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    大功率有刷电机驱动逆变器全桥模块

    电子发烧友网站提供《大功率有刷电机驱动逆变器全桥模块.zip》资料免费下载
    发表于 08-09 11:39 15次 阅读
    大功率有刷电机驱动逆变器全桥模块

    无刷电机驱动器中的电流检测

    感应无刷电机驱动器中的电流是必不可少的,即使它只是为了限流。如果要在整个工作范围内优化性能和稳定性,....
    发表于 08-08 09:38 17次 阅读
    无刷电机驱动器中的电流检测

    伺服自动化的直流电机控制

    两种最常见的直流电机类型称为有刷和无刷 (BLDC)。BLDC 表示无刷永磁电机。与有刷直流电机不同....
    的头像 刘丰标 发表于 08-08 09:17 64次 阅读
    伺服自动化的直流电机控制

    有刷电机无人机飞行控制器

    描述 有刷电机无人机飞行控制器 Mini 本项目用于有刷电机微型无人机专用的控制实践。 使用6轴IMU,我们可以使无人机自平衡...
    发表于 08-08 06:37 476次 阅读

    HOLTEK深耕32-bit直流无刷电机MCU与驱动技术开发

    因应全球节能减碳议题,运用直流无刷电机(BLDC Motor)提升能源使用效率,是产业发展重要趋势。....
    发表于 07-26 10:47 136次 阅读
    HOLTEK深耕32-bit直流无刷电机MCU与驱动技术开发

    有刷电机无人机飞行控制器Mini

    电子发烧友网站提供《有刷电机无人机飞行控制器Mini.zip》资料免费下载
    发表于 07-25 09:27 31次 阅读
    有刷电机无人机飞行控制器Mini

    霍尔传感器的工作原理与应用场景

    磁作为我们身边最常见的物理现象之一,早在我国古代,就有人发现磁的现象,并基于此现象做出世界上最早的指....
    的头像 深圳琪远电子 发表于 07-21 11:03 880次 阅读

    全球无刷电机行业发展现状 行业大有可为

    全球无刷电机行业发展现状 行业大有可为
    的头像 wangliuping 发表于 07-12 10:54 524次 阅读
    全球无刷电机行业发展现状 行业大有可为

    【PCBA方案开发设计】无刷电机和数字气压传感器的打气泵方案

    【PCBA方案开发设计】配置无刷电机和数字气压传感器的打气泵产品方案
    的头像 wangliuping 发表于 07-11 21:31 234次 阅读

    串联电阻为何放置在MOS管端

    前一段时间有个兄弟问了个问题,把我问住了,问题是这个: 如上图,串联的电阻R1到底是放在靠近IC端,....
    的头像 硬件攻城狮 发表于 07-08 16:36 387次 阅读

    可以通过rk3288-reload直接控制无刷电机吗

    可以通过rk3288-reload直接控制无刷电机么?我在网上查的要用电调或驱动板之类的。如果需要电调的话,如何驱动?谢谢! ...
    发表于 07-06 11:52 2122次 阅读

    无刷电机调试波形 6相波形以及三相霍尔

    需要用Kingst VIS软件打开 实测波形
    发表于 07-01 14:11 54次 阅读

    一款专为无刷直流电机设计的单片机

    在节能减排已经成为消费者的新需求时,各种工业企业也开始了转型,配合国家的政策向节能减排发展。在动力部....
    的头像 jf_32813774 发表于 06-23 15:28 513次 阅读

    有感和无感驱筋膜枪PCBA板子解决方案

    有位置传感器,简称有感:有感电机是通过电机内的霍尔元件感应转子的状态和位置,有感电机在静止的状态下就....
    发表于 06-23 11:13 570次 阅读
    有感和无感驱筋膜枪PCBA板子解决方案

    带热敷功能的无刷无感筋膜枪方案

    带热敷功能的无刷无感筋膜枪方案
    发表于 06-22 17:35 271次 阅读

    无刷电机驱动方案的详细介绍

    本文介绍无刷电机驱动方案
    的头像 wangliuping 发表于 06-21 18:11 1061次 阅读
    无刷电机驱动方案的详细介绍

    筋膜枪的作用机理/使用方式/发展趋势/结构/解决方案

    筋膜枪是利用其内部特制的高速电机来带动“枪头”,产生高频的震动作用到肌肉深层,达到减少局部组织张力、....
    发表于 06-21 16:33 686次 阅读
    筋膜枪的作用机理/使用方式/发展趋势/结构/解决方案

    英飞凌TLE9879无刷电机原厂英文资料

    英飞凌TLE9879资料
    发表于 06-20 14:47 54次 阅读

    单相无刷电机功率控制

    高压直流单相电机(交流整直流),母线电压即为交流整流出来的直流电流。在这个基础下,现想实现以下要求: ①全电压(110-230V...
    发表于 06-20 11:58 5356次 阅读

    无刷电机综合性能怎么样

    伺服系统是工业领域里常见的运动执行机构,我们平时看到的喷涂广告,就是由集成有伺服系统的喷涂机做出来的....
    的头像 科技绿洲 发表于 06-17 10:14 342次 阅读

    为什么说无刷电机综合性能更好

    伺服系统是工业领域里常见的运动执行机构,我们平时看到的喷涂广告,就是由集成有伺服系统的喷涂机做出来的....
    的头像 广成CAN总线 发表于 06-17 09:14 378次 阅读

    谁有单片机PID调节控制无刷电机转速的程序啊

    谁有单片机PID调节控制无刷电机转速的程序啊? ...
    发表于 06-08 11:46 243次 阅读

    搭载无传感器控制功能的新型TC78B009FTG可驱动外部FET

    在大数据与物联网时代,服务器的容量和性能日益提高,人们迫切地需要更大型、更高速的风扇来排散设备产生的....
    的头像 东芝半导体 发表于 06-01 09:31 1001次 阅读

    Qorvo PAC5556电源应用控制器满足紧凑型功率控制解决方案需求

    众多消费类和工业电器中都普遍选择使用无刷直流电机。构建适用于 BLDC 的控制器需要几个关键功能,而....
    的头像 科技绿洲 发表于 05-30 16:44 1427次 阅读
    Qorvo PAC5556电源应用控制器满足紧凑型功率控制解决方案需求

    详解BLDC和PMSM电机的工作原理

    消费者对功率、可靠性、功能性和性能的需求不断上升,推动着电子设备(包括剪草机、冰箱、真空吸尘器、汽车....
    的头像 Qorvo半导体 发表于 05-24 09:50 2000次 阅读

    一种使用分流电阻检测电流的方法

    您可能认为电流检测电路很复杂,但从原理上来说,其本身只是一个利用了“欧姆定律”的简单电路,而欧姆定律....
    的头像 硬件攻城狮 发表于 04-27 15:15 640次 阅读

    东芝电子开始量产M3H组21款新微控制器

    东芝电子元件及存储装置株式会社(“东芝”)今日宣布,已开始量产M3H组的21款新微控制器,M3H组是....
    的头像 科技绿洲 发表于 04-26 17:41 606次 阅读

    三极管在无刷电机霍尔信号滤波电路的应用

    如下图1是无刷电机霍尔信号的滤波电路,为了保证波形质量,简单的阻容滤波并不能完全解决实际复杂的工作环....
    的头像 STM32嵌入式开发 发表于 04-24 16:35 2399次 阅读

    赫特X1擦窗机器人:双向湿擦,擦窗大师

    随着智能化家居慢慢的改变我们的生活,现代人们的住宅及居住习惯也有了翻天覆地的变化,像北上广深这种一线....
    的头像 话说科技 发表于 04-24 14:41 435次 阅读
    赫特X1擦窗机器人:双向湿擦,擦窗大师

    基于MM32SPIN360C芯片的低压无刷电机设计

    2022年4月12日,致力于亚太地区市场的领先半导体元器件分销商---大联大控股宣布,其旗下世平推出....
    的头像 电机控制设计加油站 发表于 04-18 11:43 832次 阅读

    大联大世平集团推出基于MindMotion产品的低压无刷电机应用方案

    2022年4月12日,致力于亚太地区市场的领先半导体元器件分销商---大联大控股宣布,其旗下世平推出....
    的头像 21克888 发表于 04-12 10:42 6384次 阅读
    大联大世平集团推出基于MindMotion产品的低压无刷电机应用方案

    经纬恒润EPS系列产品功能及优势

    经纬恒润自 2006 年成立 EPS 团队以来,采用国际标准和先进技术,开发了针对低成本应用的匹配有....
    的头像 经纬恒润 发表于 04-12 09:31 2687次 阅读

    无刷直流电机换相问题

    各路大神,能帮忙解释一下下图中下划线部分的内容,为什么检测到反电势过零点后要延时30°电角度才进行换相,理论依据是什么呢,...
    发表于 04-07 20:04 15184次 阅读

    无刷电机VS有刷电机的区别?

    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....
    的头像 电机技术及应用 发表于 04-06 15:33 2474次 阅读

    无刷直流电机PID 调速问题

    [table] [tr][td]目前在学习直流无刷电机,在搞PID 调试时候,没看懂,代码如下--》这个是在21上面看到的 计算出 目标速度与...
    发表于 03-30 14:22 8125次 阅读

    单通道直流有刷电机驱动芯片AT8236中文手册

    AT8236是一款直流有刷电机驱动器,能够以高达6A的峰值电流双向控制电机。利用电流衰减模式,可通过....
    发表于 03-28 14:56 905次 阅读

    为什么电动工具一般都用有刷电机

    如图1所示,这是一个直流有刷电机结构模型图。两个固定的异性磁铁,中间放置一个线圈,线圈两端分别接在两....
    的头像 机械自动化前沿 发表于 03-24 13:39 987次 阅读

    【推荐】FOC电机这样学,高薪不用愁!

    FOC(Field-Oriented Control),即磁场定向控制,也称矢量变频,是目前无刷直流电机(BLDC)和永磁同步电机(PMSM...
    发表于 03-18 15:01 2709次 阅读

    无刷电机开发板资料

    无刷电机开发板资料(内含开发板电路文件,程序)
    发表于 03-11 15:17 311次 阅读

    无刷电机调速器提高电路性能以及电磁兼容特性

    电子调速器是将直流电转化成交流电驱动无刷电机的一种电子装置,简称电调。它具有调速和功率驱动两种基本功能。通常电调有3组功率...
    发表于 03-03 10:21 2630次 阅读

    无刷电机的stm32控制有哪几种呢

    无刷电机的stm32控制有哪几种呢?
    发表于 03-01 07:55 733次 阅读

    无刷电机调速器的使用及设计

    电子调速器是将直流电转化成交流电驱动无刷电机的一种电子装置,简称电调。它具有调速和功率驱动两种基本功能。通常电调有3组功率...
    发表于 02-27 07:00 3314次 阅读

    【AFG专题系列72变】之二:无刷电机调速器

    常见多旋翼无人机通常使用电子调速器作为电机的驱动部件,是一种比较常见的电机驱动装置。电子调速器的主要....
    发表于 02-25 11:31 3810次 阅读
    【AFG专题系列72变】之二:无刷电机调速器

    无刷电机的驱动工作原理

    无刷电机的驱动工作原理说明。
    发表于 02-21 15:22 1524次 阅读

    智能小车开发的重点之一电机该如何选型

    一. 智能小车的分类 二. 电机的分类 无刷电机要好于有刷电机,优点:1. 没有损耗,有刷电机有寿命....
    的头像 辰光 发表于 02-18 17:57 2233次 阅读
    智能小车开发的重点之一电机该如何选型

    三相无刷电机驱动MS3791产品介绍

    MS3791三相无刷驱动电机,最高电压可大35V,能适用宽范围的N沟道功率MOSFET. 28脚N....
    发表于 02-15 13:59 305次 阅读

    直流无刷电机该的控制方法

    BLDC进行梯形波控制时,需要检测转子磁极位置,根据检测的位置定子线圈进行换相通电,形成6步的旋转磁....
    的头像 硬件攻城狮 发表于 02-11 08:59 1762次 阅读
    直流无刷电机该的控制方法

    端电压、相电压、线电压的区别

    在教学过程中,发现有一些学员对端电压、相电压、线电压的概念比较模糊,所以这篇文章打算详细的介绍一下这....
    的头像 硬件攻城狮 发表于 02-11 08:52 2252次 阅读
    端电压、相电压、线电压的区别

    东芝推出无霍尔传感器正弦波驱动3相直流无刷电机控制预驱IC,助力降低振动与噪声

    东芝电子元件及存储装置株式会社(“东芝”)今日宣布,推出一款3相直流无刷电机控制预驱IC---“TC....
    发表于 02-08 14:05 1665次 阅读
    东芝推出无霍尔传感器正弦波驱动3相直流无刷电机控制预驱IC,助力降低振动与噪声

    无刷电机和有刷电机的优缺点

    无刷电机和有刷电机有哪些优缺点?接下来简单介绍一下。
    的头像 我快闭嘴 发表于 01-27 11:36 17770次 阅读

    无刷电机与有刷电机的性能差异

    无刷电机是一种典型的机电一体化产品,由电动机主体和驱动器组成,有刷电机是所有电机的基础,具有启动快、....
    的头像 我快闭嘴 发表于 01-21 17:25 3613次 阅读

    无刷电机的优点与缺点

      无刷电机是一种典型的机电一体化产品,由电动机主体和驱动器组成,广泛应用于高档录音座、录像机、电子....
    的头像 我快闭嘴 发表于 01-21 17:16 9302次 阅读

    有刷电机的优点与缺点

    有刷电机是内含电刷装置的将电能转换成机械能(电动机)或将机械能转换成电能(发电机)的旋转电机,它是所....
    的头像 我快闭嘴 发表于 01-21 17:07 2777次 阅读

    ODrive干货 #4 为什么无刷电机电流和电源电流不同

    ODrive干货 #5 为什么无刷电机电流和电源电流不同电机电流比DC供电电源电流低是因为电机驱动器....
    发表于 01-05 14:33 382次 阅读
    ODrive干货 #4 为什么无刷电机电流和电源电流不同

    基于32位MCU的无刷电机筋膜枪方案

    近两年来,筋膜枪在抖音等电商平台直播中叫座又叫好,成为大热门的“网红神器”。作为一种越来越流行的按摩....
    的头像 汇春科技 发表于 12-24 16:16 1359次 阅读

    汇春科技:网红爆款 无刷电机筋膜枪方案

    1  产品特性 ● 型号:YS-030EM4 ● 工作电压:7.4V ● 最高转速:3500 RPM....
    的头像 汇春科技 发表于 12-17 18:36 2202次 阅读
    汇春科技:网红爆款 无刷电机筋膜枪方案