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一文看懂有刷直流電機(jī)與無刷直流電機(jī)工作原理！
點(diǎn)擊次數(shù)：903 發(fā)布時(shí)間：2023-7-25
一、有刷直流電機(jī)工作原理
下面這個(gè)是LearnEngineering制作的動(dòng)畫，講解的是直流電機(jī)的工作原理，就是把電樞線圈中感應(yīng)產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)，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(shì)的原理。
直流有刷電機(jī)是大家最早接觸的一類電機(jī)，中學(xué)時(shí)物理課堂上介紹電動(dòng)機(jī)也是以它為模型來展示的。直流有刷電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)就是定子+轉(zhuǎn)子+電刷，通過旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)獲得轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動(dòng)中起到導(dǎo)電和換相作用。
具體我們從動(dòng)圖就能很好理解，在磁場(chǎng)中放置線圈，通過流動(dòng)的電流，線圈會(huì)被一側(cè)的磁極排斥，同時(shí)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(dòng)，使其持續(xù)旋轉(zhuǎn)。電機(jī)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(zhuǎn)向器"上方，隨著旋轉(zhuǎn)不斷移動(dòng)。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(jī)的旋轉(zhuǎn)所*結(jié)構(gòu)。
二、無刷直流電機(jī)工作原理
無刷直流電機(jī)由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。由于無刷直流電動(dòng)機(jī)是以自控式運(yùn)行的，所以不會(huì)像變頻調(diào)速下重載啟動(dòng)的同步電機(jī)那樣在轉(zhuǎn)子上另加啟動(dòng)繞組，也不會(huì)在負(fù)載突變時(shí)產(chǎn)生振蕩和失步。
無刷電機(jī)的起源從頭來講也是比較簡(jiǎn)單的：大部分有刷直流電機(jī)的問題都來自于電刷。電刷可能打火花、磨損、產(chǎn)生很強(qiáng)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(zhǎng)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(jī)。這都是電刷顯著的缺點(diǎn)，取消電刷就可以解決這些問題，但是不好的地方是同時(shí)消除了機(jī)械換向。
缺乏機(jī)械換向會(huì)造成其它問題，因?yàn)殡姍C(jī)需要換向。無刷電機(jī)使用電氣換向，這種換向方式下，您需要確保電機(jī)中的電流始終產(chǎn)生一個(gè)可以移動(dòng)轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)。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(dòng)轉(zhuǎn)子。
線圈不動(dòng)，磁極旋轉(zhuǎn)。無刷直流電機(jī)，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(shí)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(dòng)電機(jī)。
少了電刷，無刷直流電機(jī)的磨損主要是在軸承上了，從機(jī)械角度看，無刷直流電機(jī)幾乎是一種免維護(hù)的電動(dòng)機(jī)了，必要的時(shí)候，只需做一些除塵維護(hù)即可。