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一文看懂有刷直流電機與無刷直流電機工作原理！
點擊次數(shù)：959 發(fā)布時間：2023-7-25
一、有刷直流電機工作原理
下面這個是LearnEngineering制作的動畫，講解的是直流電機的工作原理，就是把電樞線圈中感應(yīng)產(chǎn)生的交變電動勢，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時變?yōu)橹绷麟妱觿莸脑怼?/span>
直流有刷電機是大家最早接觸的一類電機，中學(xué)時物理課堂上介紹電動機也是以它為模型來展示的。直流有刷電機的主要結(jié)構(gòu)就是定子+轉(zhuǎn)子+電刷，通過旋轉(zhuǎn)磁場獲得轉(zhuǎn)動力矩，從而輸出動能。電刷與換向器不斷接觸摩擦，在轉(zhuǎn)動中起到導(dǎo)電和換相作用。
具體我們從動圖就能很好理解，在磁場中放置線圈，通過流動的電流，線圈會被一側(cè)的磁極排斥，同時被另一側(cè)磁極所吸引，在這種作用下不斷旋轉(zhuǎn)。在旋轉(zhuǎn)過程中令通向線圈中的電流反向流動，使其持續(xù)旋轉(zhuǎn)。電機中有個叫"換向器"的部分是靠"電刷"供電的，"電刷"的位置在"轉(zhuǎn)向器"上方，隨著旋轉(zhuǎn)不斷移動。通過改變電刷的位置，可使電流方向發(fā)生變化。換向器和電刷是DC電機的旋轉(zhuǎn)所*結(jié)構(gòu)。
二、無刷直流電機工作原理
無刷直流電機由電動機主體和驅(qū)動器組成，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。由于無刷直流電動機是以自控式運行的，所以不會像變頻調(diào)速下重載啟動的同步電機那樣在轉(zhuǎn)子上另加啟動繞組，也不會在負載突變時產(chǎn)生振蕩和失步。
無刷電機的起源從頭來講也是比較簡單的：大部分有刷直流電機的問題都來自于電刷。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(dǎo)致速度被嚴(yán)重限制，且不容易冷卻。這意味著您不能在任何易燃物周圍、需要長使用壽命、靜音或高效率的應(yīng)用條件下、在任何高速或高功耗系統(tǒng)中使用有刷直流電機。這都是電刷顯著的缺點，取消電刷就可以解決這些問題，但是不好的地方是同時消除了機械換向。
缺乏機械換向會造成其它問題，因為電機需要換向。無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)生一個可以移動轉(zhuǎn)子的磁場。但是看看下圖，需要先知道轉(zhuǎn)子在哪里，才能考慮如何施加電流來移動轉(zhuǎn)子。
線圈不動，磁極旋轉(zhuǎn)。無刷直流電機，通過霍爾元件，感知永磁體磁極的位置，根據(jù)這種感知，使用電子線路，適時切換線圈中電流的方向，保證產(chǎn)生正確方向的磁力，來驅(qū)動電機。
少了電刷，無刷直流電機的磨損主要是在軸承上了，從機械角度看，無刷直流電機幾乎是一種免維護的電動機了，必要的時候，只需做一些除塵維護即可。