一文看懂有刷直流電機與無(wú)刷直流電機工作原理!
下面這張圖是電機的分類(lèi),在看完這張圖后,大家基本也就知道咱們今天說(shuō)的電機具體屬于哪一類(lèi)了。
本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/202307/448580.htm下面這個(gè)是LearnEngineering制作的動(dòng)畫(huà),講解的是直流電機的工作原理,就是把電樞線(xiàn)圈中感應產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢,靠換向器配合電刷的換向作用,使之從電刷端引出時(shí)變?yōu)橹绷麟妱?dòng)勢的原理。
直流有刷電機是大家最早接觸的一類(lèi)電機,中學(xué)時(shí)物理課堂上介紹電動(dòng)機也是以它為模型來(lái)展示的。直流有刷電機的主要結構就是定子+轉子+電刷,通過(guò)旋轉磁場(chǎng)獲得轉動(dòng)力矩,從而輸出動(dòng)能。電刷與換向器不斷接觸摩擦,在轉動(dòng)中起到導電和換相作用。
具體我們從動(dòng)圖就能很好理解,在磁場(chǎng)中放置線(xiàn)圈,通過(guò)流動(dòng)的電流,線(xiàn)圈會(huì )被一側的磁極排斥,同時(shí)被另一側磁極所吸引,在這種作用下不斷旋轉。在旋轉過(guò)程中令通向線(xiàn)圈中的電流反向流動(dòng),使其持續旋轉。電機中有個(gè)叫"換向器"的部分是靠"電刷"供電的,"電刷"的位置在"轉向器"上方,隨著(zhù)旋轉不斷移動(dòng)。通過(guò)改變電刷的位置,可使電流方向發(fā)生變化。換向器和電刷是DC電機的旋轉所不可或缺的結構。
直流有刷電機是所有電機的基礎,它具有啟動(dòng)快、制動(dòng)及時(shí)、可在大范圍內平滑地調速、控制電路相對簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。
二、無(wú)刷直流電機工作原理
簡(jiǎn)單的說(shuō)一下無(wú)刷電機(BLDC電機)。
LearnEngineering制作的動(dòng)畫(huà),講解了無(wú)刷直流電動(dòng)機的工作原理。無(wú)刷直流電機主要由用永磁材料制造的轉子、帶有線(xiàn)圈繞組的定子和位置傳感器(可有可無(wú))組成!
無(wú)刷直流電機由電動(dòng)機主體和驅動(dòng)器組成,是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。由于無(wú)刷直流電動(dòng)機是以自控式運行的,所以不會(huì )像變頻調速下重載啟動(dòng)的同步電機那樣在轉子上另加啟動(dòng)繞組,也不會(huì )在負載突變時(shí)產(chǎn)生振蕩和失步。
無(wú)刷就是有刷電機中的“電刷”沒(méi)有了,電刷在有刷電機里扮演的角色是通過(guò)換向器向轉子里的線(xiàn)圈通電。那么沒(méi)有電刷的電機是如何向轉子里的線(xiàn)圈通電的呢?
原來(lái)無(wú)刷電機采用永磁體來(lái)做轉子,轉子里是沒(méi)有線(xiàn)圈的。由于轉子里沒(méi)有線(xiàn)圈,所以不需要用于通電的換向器和電刷。取而代之的是作為定子的線(xiàn)圈。
無(wú)刷電機的起源從頭來(lái)講也是比較簡(jiǎn)單的:大部分有刷直流電機的問(wèn)題都來(lái)自于電刷。電刷可能打火花、磨損、產(chǎn)生很強的噪音并產(chǎn)生很大一部分功耗,導致速度被嚴重限制,且不容易冷卻。
這意味著(zhù)您不能在任何易燃物周?chē)?、需要長(cháng)使用壽命、靜音或高效率的應用條件下、在任何高速或高功耗系統中使用有刷直流電機。這都是電刷顯著(zhù)的缺點(diǎn),取消電刷就可以解決這些問(wèn)題,但是不好的地方是同時(shí)消除了機械換向。
有刷直流電機結構
缺乏機械換向會(huì )造成其它問(wèn)題,因為電機需要換向。無(wú)刷電機使用電氣換向,這種換向方式下,您需要確保電機中的電流始終產(chǎn)生一個(gè)可以移動(dòng)轉子的磁場(chǎng)。但是看看下圖,需要先知道轉子在哪里,才能考慮如何施加電流來(lái)移動(dòng)轉子。
無(wú)刷直流電機結構
線(xiàn)圈不動(dòng),磁極旋轉。無(wú)刷直流電機,通過(guò)霍爾元件,感知永磁體磁極的位置,根據這種感知,使用電子線(xiàn)路,適時(shí)切換線(xiàn)圈中電流的方向,保證產(chǎn)生正確方向的磁力,來(lái)驅動(dòng)電機。
無(wú)刷電機的外觀(guān)及內部構造
少了電刷,無(wú)刷直流電機的磨損主要是在軸承上了,從機械角度看,無(wú)刷直流電機幾乎是一種免維護的電動(dòng)機了,必要的時(shí)候,只需做一些除塵維護即可。
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