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直流无刷电动机

发布时间：2023-05-06 13:35

作者：Ameya360

来源：网络

阅读量：1741

　　直流无刷电机是同步电机的一种，也就是说电机转子的转速受电机定子旋转磁场的速度及转子极数(p)影响：n=60．f / p。在转子极数固定情况下，改变定子旋转磁场的频率就可以改变转子的转速。直流无刷电机即是将同步电机加上电子式控制(驱动器)，控制定子旋转磁场的频率并将电机转子的转速回授至控制中心反复校正，以期达到接近直流电机特性的方式。也就是说直流无刷电机能够在额定负载范围内当负载变化时仍可以控制电机转子维持一定的转速。

　　什么是直流无刷电动机

　　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。无刷电机是指无电刷和换向器（或集电环）的电机，又称无换向器电机。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。上世纪中叶诞生了晶体管，因而采用晶体管换向电路代替电刷与换向器的直流无刷电机就应运而生了。这种新型无刷电机称为电子换向式直流电机，它克服了第一代无刷电机的缺陷。

直流无刷电动机的特点

　　1、可替代直流电机调速、变频器+变频电机调速、异步电机+减速机调速；

　　2、具有传统直流电机的优点，同时又取消了碳刷、滑环结构；

　　3、可以低速大功率运行，可以省去减速机直接驱动大的负载；

　　4、体积小、重量轻、出力大；

　　5、转矩特性优异，中、低速转矩性能好，启动转矩大，启动电流小；

　　6、无级调速，调速范围广，过载能力强；

　　7、软启软停、制动特性好，可省去原有的机械制动或电磁制动装置；

　　8、效率高，电机本身没有励磁损耗和碳刷损耗，消除了多级减速耗，综合节电率可达20%~60%。

　　9、可靠性高，稳定性好，适应性强，维修与保养简单；

　　10、耐颠簸震动，噪音低，震动小，运转平滑，寿命长；

　　11、不产生火花，特别适合爆炸性场所，有防爆型；

　　12、根据需要可选梯形波磁场电机和正弦波磁场电机。

直流无刷电机的控制结构

　　N=120．f / P。在转子极数固定情况下，改变定子旋转磁场的频率就可以改变转子的转速。直流无刷电机即是将同步电机加上电子式控制（驱动器），控制定子旋转磁场的频率并将电机转子的转速回授至控制中心反复校正，以期达到接近直流电机特性的方式。也就是说直流无刷电机能够在额定负载范围内当负载变化时仍可以控制电机转子维持一定的转速。

　　电源部可以直接以直流电输入（一般为24V）或以交流电输入（110V/220 V），如果输入是交流电就得先经转换器（converter）转成直流。不论是直流电输入或交流电输入要转入电机线圈前须先将直流电压由换流器（inverter）转成3相电压来驱动电机。换流器（inverter）一般由6个功率晶体管（Q1～Q6）分为上臂（Q1、Q3、Q5）/下臂（Q2、Q4、Q6）连接电机作为控制流经电机线圈的开关。控制部则提供PWM（脉冲宽度调制）决定功率晶体管开关频度及换流器（inverter）换相的时机。直流无刷电机一般希望使用在当负载变动时速度可以稳定于设定值而不会变动太大的速度控制，所以电机内部装有能感应磁场的霍尔传感器（hall-sensor），作为速度之闭回路控制，同时也作为相序控制的依据。但这只是用来做为速度控制并不能拿来做为定位控制。

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无刷电机和有刷电机的区别

　　在现代科技发展中，电机是各种工业和消费产品中不可或缺的核心组成部分之一。随着科技的进步，无刷电机和有刷电机成为了两种主要的电机类型。本文AMEYA360将对这两种电机进行详细比较和分析。　　1.无刷电机　　无刷电机(Brushless DC Motor)，也称为永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor)，是一种以永磁体作为转子的电机。它通过电子控制器(Electronic Speed Controller，简称为ESC)来控制电流和电压，以实现转子的正确定位。　　无刷电机的优点　　高效率：无刷电机没有摩擦损耗，因此效率相对于有刷电机更高。这意味着它们可以产生更少的热量，并且在给定功率下具有更高的输出。　　长寿命：由于无刷电机没有碳刷和集电环等易损件，因此无刷电机的寿命通常比有刷电机长。　　高转速范围：无刷电机转子没有实际的机械接触，因此可以以更高的转速工作，提供更大的转速范围。　　低噪音：无刷电机的转子由永磁体组成，没有碳刷和集电环的摩擦声，因此产生的噪音较少。　　无刷电机的缺点　　复杂控制系统：无刷电机需要配备电子控制器(ESC)来控制电流和电压，这增加了系统的复杂性和成本。　　较高的成本：与有刷电机相比，无刷电机的制造成本较高。然而，随着技术的进步和市场竞争的加剧，无刷电机的价格正在逐渐下降。　　2.有刷电机　　有刷电机(Brushed DC Motor)是一种通过直接连接到电源的碳刷和集电环来传输电能的电机。它的转子由永磁体组成，并且通过电刷和集电环的接触进行换向。　　优点　　简单控制系统：有刷电机的控制系统相对于无刷电机来说更简单，不需要额外的电子控制器。　　低成本：有刷电机的制造成本相对较低，因为它们没有复杂的控制系统。　　高起动转矩：有刷电机在启动时具有较高的转矩，可以提供更大的起动力。　　缺点　　较低效率：由于摩擦损耗和碳刷与集电环之间的接触电阻，有刷电机的效率通常较低。　　寿命较短：有刷电机中的碳刷和集电环是易损件，需要定期更换。这导致了有刷电机的寿命较短。　　较小的转速范围：由于有刷电机使用机械接触进行换向，转速范围通常较小。由于摩擦和磨损的原因，有刷电机无法以高速运行。　　3.无刷电机与有刷电机的对比　　效率对比：在效率方面，无刷电机明显优于有刷电机。由于无刷电机没有碳刷和集电环等摩擦部件，摩擦损耗降低，从而提高了效率。相比之下，有刷电机的碳刷与集电环之间会产生摩擦，导致能量损失增加，因此效率较低。　　寿命对比：无刷电机的寿命通常较长，因为它们不依赖碳刷和集电环这类易损件。这意味着无刷电机的维护成本较低，且具有更长的使用寿命。相反，有刷电机中的碳刷和集电环需要定期更换，维护成本较高，且寿命较短。　　转速范围对比：由于无刷电机没有实际的机械接触，其转子可以以较高的转速运行。这使得无刷电机在需要高转速范围的应用中更加适用。相反，有刷电机由于碳刷和集电环之间的摩擦，其转速范围较小。　　控制系统对比：无刷电机需要配备电子控制器(ESC)来控制电流和电压，这增加了系统的复杂性和成本。然而，无刷电机的精确控制能力更强，可以实现更高级的运动控制，因此在需要高精度和精确控制的应用中更受青睐。相反，有刷电机的控制系统相对简单，不需要额外的电子控制器。　　成本对比：从制造成本的角度来看，有刷电机相对较便宜。然而，随着技术的进步和市场竞争的加剧，无刷电机的价格正在逐渐下降，使得无刷电机成为更具吸引力的选择。　　无刷电机具有高效率、长寿命、大转速范围以及精确控制的优点，尤其适用于高性能和高要求的应用领域。然而，有刷电机在低成本、简化控制系统和高起动转矩等方面仍然具备一定优势。　　因此，选择使用无刷电机还是有刷电机取决于具体的应用需求。对于需要高效率、长寿命和精确控制的应用，无刷电机是更好的选择。而对于一些成本敏感、简单控制和高起动转矩要求较高的应用，则有刷电机更适合。最终，在选择电机类型时，需要综合考虑应用特点、性能要求以及经济成本等因素来做出决策。

2024-01-16 13:25 阅读量：1588

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