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有刷电机与无刷电机的区别在哪?

时间:2023-11-22 17:19:17来源:21ic 电子网

导语:​有刷电机是指电机是直流电输入,而无刷电机指的就是个三相交流电机。

  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。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。中小容量的无刷直流电动机的永磁体,现在多采用高磁能级的稀土钕铁硼(Nd-Fe-B)材料。因此,稀土永磁无刷电动机的体积比同容量三相异步电动机缩小了一个机座号。

  有刷电机:有刷电机是内含电刷装置的将电能转换成机械能(电动机)或将机械能转换成电能(发电机)的旋转电机。区别于无刷电机,电刷装置是用来引入或引出电压和电流的。有刷电机是所有电机的基础,它具有启动快、制动及时、可在大范围内平滑地调速、控制电路相对简单等特点。

  一:有刷电机的知识

  有刷电机中它包含了一个电刷装置,它能把电能转化为机械能量,或者把机械能量转化为电能。有刷电机是一切电机的基础,具有启动快、制动及时、在大范围平稳调速、控制电路相对简单等优点。

  有刷电机主要由定子和转子构成,定子上有磁极(绕组或永磁体),转子上有绕组,加了电后,转子上也会产生一个磁场(磁极),在定子磁场(N和 S)的作用下,电动机转动。通过改变电刷的位置,可以使定转子磁极的角度发生变化(假定转子的磁极朝向定子磁极的方向是电动机的转动方向),使电动机的转动方向发生变化。

  这里特别要说明一点的就是:有刷电机是由直流电供电的,所以一般称有刷电机又叫“直流电机”。

  二:无刷电机的知识

  无刷电机是由电动机本体和驱动器组成的,由于无刷电动机采用自控方式运行,因此不需要采用变频调速方式重载起动电动机在转子上附加起动绕组,也不会因负载突变而产生振荡或失步。

  无刷电机采用半导体开关器件实现电子换向,即用电子开关器件代替传统的接触式换向器和电刷。无刷电机由永磁转子、多极绕组定子、位置传感器等组成.位置传感器根据转子位置的变化,按一定顺序换流定子绕组电流(即,检测转子磁极相对于定子绕组的位置,产生位置检测信号,由信号转换电路对功率开关电路进行控制,绕组电流按一定逻辑关系切换)。通过位置传感器输出控制的电子开关电路提供定子绕组的工作电压。

  无刷电机可靠性高,无换向火花,低机械噪声,广泛用于高档录像机、录像机、电子仪器和自动化办公设备。这里特别要说明一点的就是,很多人都觉得无刷电机就是直流电机,所以才叫“无刷直流电机”,实际上无刷电动机是一种交流电动机,它是三相交流永磁电动机。

  一、无刷电机和有刷电机是什么?

  1、无刷电机:是由电动机主体和驱动器组成的机电一体化产品。

  2、有刷电机:是内含电刷装置的将电能转换成机械能或将机械能转换成电能的旋转电机。

  二、无刷电机和有刷电机的区别

  无刷电机和有刷电机的区别

  1、结构:有无碳刷是无刷电机和有刷电机最直观的区别;

  2、使用寿命:无刷电机使用寿命长,常规使用寿命为7-10年;有刷电机使用寿命大概在2-3年;

  3、能耗:无刷电机耗电量少,常规只有有刷电机的三分之一;

  4、噪音:无刷电机因为没有碳刷,运行时非常安静,运行平稳,有刷电机因电刷存在有噪音易损坏

  5、价格:无刷电机没有碳刷意味着需要额外的控制器控制,成本高价格贵,有刷电机价格较为低廉。

  有刷电机

  三、无刷电机和有刷电机测试的区别

  1、无刷电机测试方案及项目

  (1)无刷电机整机测试:测试项目:交流耐压、绝缘电阻、匝间耐压、直流电阻、空载性能、缺相检测、负载性能(功率、转速、霍尔特性);

  (2)无刷电机定子测试:交流耐压、绝缘电阻、匝间耐压、直流电阻、线圈电感、转向、反电动势、相序、霍尔特性;

  (3)无刷电机转子测试:反电动势、霍尔特性(高低电平、频率、占空比、霍尔波形)、相位差(反电动势、霍尔、反电动势与霍尔);

  (4)无刷电机测功机测试:电压、电流、功率、转速、扭矩、效率、(循环)寿命、温升。

  无刷电机测试设备

  2、有刷电机测试方案及项目

  无刷电机整机测试交流耐压、绝缘电阻、空载特性、电流波形、转速和转向。

  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。

  有刷电机和无刷电机的区别,是否配备普通电刷和换向器、使用范围、使用寿命、使效果、节能。

  有刷电机是一种含有电刷装置,将电能转化为机械能(电机)或机械能转化为电能(发电机)的旋转电机,有刷电机是一切电机的基础,它具有启动快、制动及时、大范围调速平稳、控制电路相对简单等特点。有刷直流电机的换相总是通过石墨电刷与转子上的环形换向器的接触来实现,而无刷直流电机通过霍尔传感器将转子位置反馈给控制电路,使其知道电机换向的准确时间。

  有刷电机被国内大部分电动自行车厂家选用,它采用碳刷作为电机电源的两个触点,利用调速手柄和控制器控制,通过齿轮二次减速和超越离合器实现电动自行车0-20km/h的无级调速。电刷高速电机采用含金量高,电机减速齿轮强度大,耐磨性好,设计合理,故修复率低;而且维修更换齿轮和电机的成本较少,有效降低了电动自行车的维修成本;而有刷电机可以采用超越离合器和飞轮实现轻松手动骑行。有刷电机采用有刷机械换向。

  无刷电机采用无刷电机的电动自行车必须以每小时35公里以上的速度行驶才能发挥最佳的工作效率,但我们知道,电动自行车作为非机动车来管理,速度必须在每小时20公里以下,因此,电动自行车选择无刷电机降低了工作效率,合意性不强。它的使用要点是噪音低。无刷电机是采用电子电路换向。还有检测极性的检测元件。

  无刷电机和有刷电机是机电一体化中常用的两种电机。虽然它们的结构有所不同,但都有广泛的应用。本文将详细介绍无刷电机和有刷电机的区别。

  1. 结构原理

  有刷电机是一种传统的直流电机,其结构由永磁体、电枢、刷子、车轮组成。在有刷电机中,电能进入刹车,产生电力磁场。当刷子接触电枢时,会产生磁通量的变化,进而驱动电枢旋转,同时产生电压。刷子与电枢的接触导致损耗和产生不稳定的电火花。

  无刷电机也称为BLDC电机(无刷直流电机),由永磁体、电枢、控制器、转子和电感器组成。无刷电机的控制是由外部控制器实现的,它使用零刷技术,即无需蹭刷子,因此无刷电机在高速应用中具有灵活性和低损耗的优势。由于无刷电机的分步进制控制可以通过电子方式进行,所以精度也更高。无刷电机的结构更为复杂,费用也更高,但性能更佳。

  2. 运行特性

  有刷电机在低速时产生较高的转矩,但随着速度增加,转矩降低。有刷电机的能量效率较低,约为50-60%,其主要原因是刷子与电枢之间的摩檫损耗和电流产生的热损耗。

  无刷电机具有更高的效率和更稳定的性能,其功率因数通常为90%以上,无刷电机在低速和高速运行时都有很好的性能。无刷电机还具有更长的使用寿命,因为它们没有刷子,也没有摩擦损耗或电火花,可以更为持久地工作。

  3. 优缺点

  有刷电机的优点是其低成本和较高的初始启动力,同时也适用于许多小型电机应用。有刷电机的制造和维护费用相对较低,因为它们的技术已经成熟。

  无刷电机是现代工业中更常用的电机之一,它具有更高的性能、更高的效率、更高的精度和更长的使用寿命。无刷电机不仅在家用电器和汽车领域中得到广泛应用,而且在工业、医疗保健、航空航天等领域中也不断发挥着重要作用。但是,无刷电机的制造和维护成本也相对较高。

  4. 应用场景

  无刷电机在电动工具、家用电器、电动车、自动化仓储设备、医疗器械、机器人、无人机等行业中有广泛应用。无刷电机的高效性、精度和精准控制都很受欢迎。无刷电机也可以通过逆变器实现不同电压和频率的控制,减少快速刹车和高速加速所产生的电磁干扰,增强调速控制的准确性。

  有刷电机的应用场所包括玩具、相机、模型飞机等。但由于其效率和准确性较低,大多数机器人制造商以及很多ATHLETE机器人制造商都改用无刷电机在机器人内部。

  总体而言,随着技术的不断进步和应用的不断扩展,无刷电机正在逐渐代替有刷电机成为机电一体化的主流选择。优秀的无刷电机具有低噪音、低振动、无刷子、高效、可靠、压缩尺寸和轻便等特点。有刷电机还是因其简单和成本低而在少数应用中使用,但这仅是对于规模小且对性能要求不高的应用场所而言。随着科技的不断进步、人民生活水平不断提高和军工、以及民用和工业市场的不断壮大,无刷电机必将成为机电一体化的新趋势。

标签: 电机

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