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  • 直流有刷电机与无刷电机的区别

    万次阅读 多人点赞 2019-03-21 11:16:51
    首先介绍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。  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...

    首先介绍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。

     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

                有刷电机是传统产品,性能比较稳定。无刷电机是升级产品,其寿命性能比有刷电机好。但其控制电路比较复杂,对元件的老化筛选要求比较严格。

    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。

      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。

    无刷电机可连续工作20000小时左右,常规的使用寿命7-10年。碳刷电机:可连续工作5000小时左右,常规的使用寿命2-3年。

          9、应用场合不同

             无刷电机的设备可以运用于:乳制品行业、酿造行业、肉制品加工行业、豆制品加工行业、饮料加工行业、糕点加工业、药品业、电子精密厂、等一些更高要求的无尘车间等,像迪奥电器产的无刷电机(DIHOUR)干手器,运用到工厂里比较多。

    节能方面,相对而言,无刷电机的耗电量只是碳刷的1/3。

     

     总而言之,有刷电机与无刷电机各有各的优缺点,主要根据应用场合和实际需求来选择,总结如下表所示:

           

     

              

     

     

     

     

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  • 有刷电机与无刷电机的区别,就是这么简单明了:

    万次阅读 多人点赞 2019-03-24 16:57:30
    一、有刷电机有刷电机是大家最早接触一类电机...在有刷电机中,这个过程是将各组线圈两个电源输入端,依次排成一个环,相互之间用绝缘材料分隔,组成一个像圆柱体东西,电机轴连成一体,电源通过两个碳元...

    一、有刷电机:
    有刷电机是大家最早接触的一类电机,例如很多电动小玩具,或者很多家用的吹风机里面的电机都是有刷电机。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。
    在有刷电机中,这个过程是将各组线圈的两个电源输入端,依次排成一个环,相互之间用绝缘材料分隔,组成一个像圆柱体的东西,与电机轴连成一体,电源通过两个碳元素做成的小柱子(碳刷),在弹簧压力的作用下,从两个特定的固定位置,压在上面线圈电源输入环状圆柱上的两点,给一组线圈通电。
    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,像刷子在物体表面刷,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。
    在这里插入图片描述
    c.有刷电机运行动图
    二、无刷电机:
    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。无刷电机的转子是永磁磁钢,连同外壳一起和输出轴相连,定子是绕组线圈,去掉了有刷电机用来交替变换电磁场的换向电刷,故称之为无刷电机(Brushless motor),依靠改变输入到无刷电机定子线圈上的电流波交变频率和波形,在绕组线圈周围形成一个绕电机几何轴心旋转的磁场,这个磁场驱动转子上的永磁磁钢转动,电机就转起来了,电机的性能和磁钢数量、磁钢磁通强度、电机输入电压大小等因素有关,更与无刷电机的控制性能有很大关系,因为输入的是直流电,电流需要电子调速器将其变成3相交流电,还需要从遥控器接收机那里接收控制信号,控制电机的转速,以满足模型使用需要。
    无刷电机采取电子换向,线圈不动,磁极旋转。无刷电机转子的位置确定可以通过霍尔元件,编码器或者其他,感知永磁体磁极的位置,根据这种感知,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。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。
    由于无刷直流电动机是以自控式运行的,所以不会像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。
    在这里插入图片描述
    e.无刷电机运行动图
    三、有刷电机与无刷电机区别:
    1.适用范围:
    有刷电机: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、,但是由于碳刷的磨损,需要定期进行更换电刷,因此有刷电机使用寿命。
    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。

    2.控制方式:
    有刷电机:碳电极在线圈接线头上滑动,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。通过调节供电电压的大小直接控制转速,因此比较简单。
    无刷电机:无刷电机通过霍尔元件,编码器或者其他,感知永磁体磁极的位置,根据这种感知,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。一般通过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。

    3、启动比较:
    有刷电机:电机响应速度快,起动扭矩大,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(抗),所以功率因素小,数字变频控制,直流变成交流,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,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,振动大,只有在速度恒定时才会平稳。

    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。

    3、节能方面:
    无刷电机根据转子位置的实际情况,适时切换线圈中电流的方向,即使在不同的负载下,也可以保证时刻产生最大的扭矩。而有刷电机的换相由于只能有电刷决定,而且存在摩擦损耗,因此相对而言,无刷电机采用变频技术控制的会比有刷电机节能很多,最典型的就是变频空调和冰箱。

    4、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。

    5、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。

    6、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。

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  • 电机,俗称“马达”,是依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。电机其实有很多分类,如...其实这里“刷子”也是有刷电机无刷电机最大的区别。说起有刷电机,不得不提我们小时候玩的四驱车了。四驱...

    电机,俗称“马达”,是依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。电机其实有很多分类,如有刷、无刷、单相、三相等等。今天推荐的是,以通俗易懂的方式给大家科普一下生活中最常用的两种——“有刷电机”和“无刷电机”。

    大家肯定都听说过这句话,“某某某有两把刷子”,形容这个人比自己想象中的要厉害很多。其实这里“刷子”也是有刷电机和无刷电机最大的区别。

    说起有刷电机,不得不提我们小时候玩的四驱车了。四驱车里的那个小马达就是有刷电机。有刷电机是所有电机中最基础的,不仅具有启动快速、制动及时、调速平稳、控制简单等优点,而且结构简单、价格便宜。

    有刷电机工作原理

    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。

    在这个过程中,线圈的两个电源输入端依次排成一个环,相互之间用绝缘材料分隔,组成一个像圆柱体的东西,与电机轴连成一体,电源通过两个碳元素做成的小柱子(碳刷),在弹簧压力的作用下,从两个特定的固定位置,压在上面线圈电源输入环状圆柱上的两点,给线圈通电。

    随着电机转动,不同时刻给不同线圈或同一个线圈的两极通电,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,像刷子在物体表面刷,因此叫碳“刷”。

    所谓“成也电刷,败也电刷”。由于相互滑动,会摩擦碳刷,造成损耗,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,再者,由于持续的滑动和摩擦,电刷会不断磨损消耗,这也是让有刷电机短命的罪魁祸首。

    电刷损坏就得修啊,不过这一次又一次地维修会不会很麻烦?其实也不会啦,不过,如果有不用换电刷的电机不是更好吗?这就是无刷电机了。

    无刷电机工作原理

    无刷电机,顾名思义,就是没有电刷的电机。那既然没有了电刷,又如何才能让电机持续运转呢?

    原来,无刷电机结构与有刷电机正好相反:

    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。

    有刷电机是磁极定,线圈转;无刷电机则是线圈定,磁极转。无刷电机中,通过霍尔传感器,感知永磁体磁极的位置,再根据这种感知,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。

    总结对比一下有刷电机与无刷电机:

    1、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,要有数字控制才可以实现,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。

    2、有刷电机调速过程是调整供电电源的电压高低,通过整流子及电刷的转换,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;无刷电机调速过程则是保持供电电源电压不变,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。

    3、有刷电机结构简单,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。

    4、有刷电机是通过变压调速,起动和制动平稳,恒速运行时也平稳。无刷电机是数字变频控制,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,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。

    5、有刷电机通常和减速箱、译码器一起使用,使得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有刷电机控制精度。无刷电机由于在起动和制动时不平稳,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。

    6、由于有刷电机结构简单,生产成本低,生产厂家多,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,主要应用在恒速设备上,比如变频空调、冰箱等,无刷电机损坏只能更换。

    7、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。

    8、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。

    9、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。

    关于有刷电机和无刷电机就给大家介绍到这里了,更深的知识就先不说了,以免大家看了懵圈哈哈。

    来源/网络

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    简单一句话:无刷比有刷好,但对新手以及不是希望经常玩3D特技的朋友来说,有刷的已经足够,如果是以3D特技飞行为主,当然首推无刷。了解这些已对如何选择机型有足够帮助。如你希望了解更多可继续往下看。

    有刷电动机的2个刷(铜刷或者碳刷)是通过绝缘座固定在电动机后盖上直接将电源的正负极引入到转子的换相器上,而换相器连通了转子上的线圈,3个线圈极性不断的交替变换与外壳上固定的2块磁铁形成作用力而转动起来。由于换相器与转子固定在一起,而刷与外壳(定子)固定在一起,电动机转动时刷与换相器不断的发生摩擦产生大量的阻力与热量。所以有刷电机的效率低下损耗非常大。但是,他同样具有制造简单、成本低廉的优点,被普遍的应用在4通道及功率输出不高的6通道直升机上,表现良好。

    无刷电机,顾名思义就是没有任何刷。它的空载阻力主要来自转子与定子的旋转接触点,所以一般的无刷电机在转子两端都使用了滚珠轴承来减小摩擦,这样就不会有大量的摩擦阻力与热量(其实还是会发热,只是热源来自于线圈上的电阻损耗),具有极高的效率与高转速(80%-90%以上)。一般应用在需要大功率输出的模型上,提供卓越的强劲动力。

    虽然有人称其为“直流无刷电动机”,但事实上模型使用的无刷电机是3相交流电动机。那为什么可以用普通的直流电源来驱动他呢?奥秘就在于我们使用的无刷电子调速器,他与普通的有刷电子调速器有很大不同。因此,使用无刷电机的同时必须配备无刷电子调速器。

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  • 2020-05-13

    2020-05-13 13:02:47
    无刷舵机和普通舵机...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。
  • 特意添加了电机控制部分接口,包括舵机、步进电机、有刷电机无刷电机控制 接口。 本文档一个最重要目标是让完全小白都可以轻松愉快入门学习STM32, 最终掌握 STM32 基本编程方法,学会将 STM32CubeMX ...
  • 无刷直流电机与普通的交流电机或有刷直流电机的最大区别在于其转子是由稀土材料的永久磁钢构成,定子采用整距集中绕组,简单地说来,就是把普通直流电机由永久磁铁组成的定子变成转子,把普通直流电机需要换向器和...

空空如也

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有刷电机与无刷电机的区别