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无刷电机VS有刷电机
[发布时间]:2019年7月22日 [来源]:网络 [点击率]:12366
【导读】: 有刷直流电机  直流电机以良好的启动性能、调速性能等优点著称,其中属于直流电机一类的有刷直流电机采用机械换向器,使得驱动方法简单,其模型示意图如图1所示。图1 直流电机模型示意图  电机主要由永磁...

  有刷直流电机
  直流电机以良好的启动性能、调速性能等优点著称,其中属于直流电机一类的有刷直流电机采用机械换向器,使得驱动方法简单,其模型示意图如图1所示。

图1 直流电机模型示意图

  电机主要由永磁材料制造的定子、绕有线圈绕组的转子(电枢) 、换向器和电刷等构成。只要在电刷的A和B两端通入一定的直流电流, 电机的换向器就会自动改变电机转子的磁场方向,这样,直流电机的转子就会持续运转下去。
  由些可见,换向器和电刷在直流电机中扮演着重要的角色,虽然它可以简化电机控制器的结构,但是,它自身却存在一定的缺点:

  结构相对复杂,增加了制造成本;
 
  容易被环境(如灰尘等)影响,降低了工作的可靠性;

  换向时会产生火花,限制了使用范围;

  容易损坏,增加了维护成本等。

  无刷直流电机
  无刷直流电机(Brushless Direct Current Motor, BLDCM)的诞生,克服了有刷直流电机的先天性缺陷,以电子换向器取代了机械换向器,所以无刷直流电机既具有直流电机良好的调速性能等特点,又具有交流电机结构简单、无换向火花、运行可靠和易于维护等优点。

图2 无刷直流电机模型

  图2所示无刷直流电机模型,它是从图1转化过来的模型。它主要由用永磁材料制造的转子、带有线圈绕组的定子和位置传感器(可有可无)组成。可见,它和直流电机有着很多共同点,定子和转子的结构差不多(原来的定子变为转子,转子变为定子) ,绕组的连线也基本相同。但是,结构上它们有一个明显的区别:无刷直流电机没有直流电机中的换向器和电刷,取而代之的是位置传感器。这样,电机结构就相对简单,降低了电机的制造和维护成本,但无刷直流电机不能自动换向 (相) , 牺牲的代价是电机控制器成本的提高 (如同样是三相直流电机,有刷直流电机的驱动桥需要 4 只功率管,而无刷直流电机的驱动桥则需要 6 只功率管) 。
  图2所示为其中一种小功率三相、星形连接、单副磁对极的无刷直流电机,它的定子在内,转子在外,结构和图1所示的直流电机很相似。另一种无刷直流电机的结构和这种刚刚相反,它的定子在外,转子在内,即定子是线圈绕组组成的机座,而转子用永磁材料制造。

  无刷直流电机有以下的特点:
  无刷直流电机的外特性好,能够在低速下输出大转矩,使得它可以提供大的起动转矩;
  无刷直流电机的速度范围宽,任何速度下都可以全功率运行;
  无刷直流电机的效率高、过载能力强,使得它在拖动系统中有出色的表现;
  无刷直流电机的再生制动效果好,由于它的转子是永磁材料,制动时电机可以进入发电机状态;
  无刷直流电机的体积小,功率密度高;
  无刷直流电机无机械换向器,采用全封闭式结构,可以防止尘土进入电机内部,可靠性高;
  无刷直流电机比异步电机的驱动控制简单。

  1.无刷直流电机的工作原理
  无刷直流电机的定子是线圈绕组电枢,转子是永磁体。如果只给电机通以固定的直流电流,则电机只能产生不变的磁场,电机不能转动起来,只有实时检测电机转子的位置,再根据转子的位置给电机的不同相通以对应的电流,使定子产生方向均匀变化的旋转磁场,电机才可以跟着磁场转动起来。

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