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一文详解有刷电机与无刷电机的区别

陈RQING 来源:网络整理 2018-05-09 15:05 次阅读

本文首先对有刷电机无刷电机做了简单介绍,其次介绍了有刷电机与无刷电机工作原理,最后从调速方式及性能差异这两个方面详细的阐述了有刷电机与无刷电机的区别是什么,具体的跟随小编一起来了解下。

有刷电机与无刷电机简介

1、刷电机

它采用碳刷作为电机电源的两个触点,利用调速转把和控制器来控制,通过齿轮二次减速及超越离合器来达到电动自行车0-20公里/小时的无极调速。目前采用的这种有刷高速电机含金量高,电机减速齿轮强度较强,耐磨性好,设计合理,故返修率较低;而且维修更换齿轮和电机的成本较少,有效的降低了电动自行车的维修费用;并且有刷电机可以通过超越离合器和飞轮实现轻松人力骑行。有刷电机就是采用电刷机械换向!

2、无刷电机

它的转速控制系统的造价比有刷高速电机的转速控制系统要高,控制器在使用中容易发生故障。装有无刷电机的电动自行车行驶速度必须到35公里/小时以上时,才能发挥其最佳的工作效率,但是我们知道电动自行车作为非机动车来管理,时速必须在20公里/小时以下,故无刷电机被电动自行车选用降低了工作效率,可取性不强。现在它被采用的主要一点是噪音小。无刷电机就是采用电子线路换向!有检测元件检测极性!

有刷电机与无刷电机工作原理

1、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是随电机转动的换相器和电刷来完成的。在电动车行业有刷电机分高速有刷电机和低速有刷电机。有刷电机和无刷电机有很多区别,从名字上可以看出有刷电机有碳刷,无刷电机没有碳刷。

有刷电机有定子和转子两大部分组成,定子上有磁极(绕组式或永磁式),转子有绕组,通电后,转子上也形成磁场(磁极),定子和转子的磁极之间有一个夹角,在定转子磁场(N极和S极之间)的相互吸引下,使电机旋转。改变电刷的位置,就可以改变定转子磁极夹角(假设以定子的磁极为夹角起始边,转子的磁极为另一边,由转子的磁极指向定子的磁极的方向就是电机的旋转方向)的方向,从而改变电机的旋转方向。

2、无刷电机

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。

有刷电机与无刷电机的区别详解

一、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。

二、性能差异

1、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。

2、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。

3、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。

一文详解有刷电机与无刷电机的区别

4、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。

5、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。

6、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。

7、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。

8、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。

推荐下载:《有刷电机与无刷电机的区别》


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