被刷的与无刷电机有什么区别

被刷的与无刷电机有什么区别

刷和无刷直流电机有什么区别

图 1 : 刷与无刷电机的差值

刷到无刷电机,有什么区别

刷式和无刷直流电机是两种不同类型的电机。 简单来说,区别在于刷毛的电机有电接触刷,使电机旋转。 另一方面,无刷电机依靠电子而不是刷子来旋转电机。 另一个描述的方式是,无刷马达在中心有旋转磁铁,而刷毛的马达则在外面有固定的磁铁。

图 1 显示了两者之间的视觉差异,但每个人的操作也完全不同。 它们之间的主要区别在于它们使用的换向类型 :

  1. 换向方法:
    • 刷毛电机使用机械刷和换向器在绕组中切换电流方向,进而产生磁场以产生转矩并旋转电机。
    • 另一方面,无刷电机利用电子控制和磁传感器 (例如霍尔效应传感器 ) 在没有任何机械接触的情况下在绕组中切换电流方向。 这种电子控制通常采用外部驱动器或集成电子速度控制器 (ESC)的形式。
  2. 效率:
    • 无刷电机一般比刷毛电机效率更高,因为它们没有电刷和换向器的摩擦和能量损失。 这会带来更好的性能,更长的运行时间和降低能耗。
  3. 维护和寿命:
    • 由于刷子和换向器上的磨损和磨损,刷毛电机需要更多的维护,这最终会导致性能下降和电机失效。 定期更换刷以保持最佳性能。
    • 无刷电机的运动部件较少,没有机械接触,导致寿命更长,维修要求降低。
  4. 噪音和振动:
    • 与刷毛电机相比,无刷电机通常不会产生噪音和振动,因为它们没有可以引起机械噪音的刷子或换向器。
  5. 成本和复杂性:
    • 由于电子控制系统对换向的要求,无刷电机一般都比较昂贵和复杂。 但是,它们在效率,寿命和维护方面的优势往往大于最初的成本差异。

无刷电机图

在无刷电机的转子中,存在永磁体,而定子则容纳绕组。 此布置与刷式直流电机中的定子和转子位置相对。  当电流通过换向器和电刷提供给绕组时,被刷直流电动机启动旋转。 随着电动机的旋转,随后的换向器和电刷对被激励,引导电流流入不同的绕组并保持旋转,无刷电机实现换向而不依赖于电刷或换向器。 相反,它们利用磁极传感器 (如霍尔元件或霍尔效应集成电路 ) 来识别永磁体的磁极位置。 此外,还需要驱动器以根据检测到的磁极位置来引导电流流过绕组。无刷汽车结构
图 2: 无刷电机图

无刷电机原理

为了描述无刷电机的旋转原理,让我们来考虑图 2 中描述的简化的 2-pole,三相模型。

转子磁体由南北两极组成,每个磁极的磁极角为 180°。 磁极传感器 Ha, Hb和 Hc 定位 120° ,检测转子磁体的北极,随后产生信号。

在定子上,逐步 U 型线圈, V 型线圈和 W 型线圈也被放置 120° ,并被 60°的磁极传感器偏置。

当电流从驱动电路流到电动机的每个相位绕组的电动机时,在定子的内径侧上产生一个南极。 反之,当电流在相反方向流动时,在定子的内径侧产生北极。 图 3 说明了从逐步 U 到第五阶段的电流流动情况。

简化无刷电机原理

 图 3: 简化无刷电机原理

无刷电机
图 4: 另一个无刷电机图

如何控制无刷电机

图 5: 控制系统无刷电机图

一种无刷电机的控制方法

一种无刷电动机,其由调节供给到电动机的电力的电子控制器控制。 以下是控制无刷直流电机的基本步骤 :
  1. 霍尔效应传感器: 无刷电机使用霍尔效应传感器来确定转子的位置并向控制器提供反馈。
  2. 电子换向 : 电子控制器使用来自霍尔效应传感器的信息来确定要提供给定子绕组的电流的适当顺序。
  3. 功率 MOSFET 或 IGBT: 控制器使用功率 MOSFET 或 IGBT 来切换提供给定子绕组的电流。
  4. PWM 信号: 控制器采用脉冲宽度调制 (PWM) 信号,通过调节 PWM 信号的占空比来调节电机的速度和转矩。
  5. 输入信号: 控制器接收来自控制源的输入信号,例如微控制器,以设定电机的期望速度和方向。

控制无刷电机的精确方法取决于所使用的特定电机和控制器,但这些步骤提供了过程的总体概况。

如何控制一个 无刷 电机

通过调整供给电动机的电力的频率来控制无刷直流电动机的速度。 以下是控制无刷电机速度的基本步骤 :

  1. 电子控制器: 一种电子控制器,用于调节提供给电机的功率。
  2. PWM 信号: 控制器使用脉冲宽度调制 (PWM) 信号来调节提供给电机的功率的频率。 通过改变 PWM 信号的占空比,对电机施加的平均电压可以改变,进而影响其速度。
  3. 输入信号: 控制器接收来自控制源的输入信号,例如微控制器,以设定电机的期望速度。
  4. 电机反馈: 在某些情况下,转速计或编码器之类的反馈机制可用于监视电机的速度并向控制器提供反馈,控制器可以调节 PWM 信号以保持恒定的速度。

控制无刷直流电动机的速度涉及使用 PWM 信号和电子控制来调节供给电动机的电力的频率。

无刷电机需要哪种类型的控制器

无刷直流电机需要电子控制器( 通常称为电子速度控制器 (ESC) ) 来调节提供给电机的功率。 ESC 负责以下任务 :

  1. 监测转子的位置 : 无刷电机使用霍尔效应传感器来确定转子的位置并向控制器提供反馈。
  2. 换向: 控制器使用来自霍尔效应传感器的信息来确定要提供给定子绕组的电流的适当顺序。
  3. 功率开关: 控制器使用功率 MOSFET 或 IGBT 来切换提供给定子绕组的电流。
  4. 速度控制: 控制器使用脉冲宽度调制 (PWM) 信号,通过调节 PWM 信号的占空比来调节电机的速度和转矩。
  5. 输入信号: 控制器接收来自控制源的输入信号,例如微控制器,以设定电机的期望速度和方向。

刷车图

刷机结构

图 6: 刷电机结构

一种被刷电机是一种直流电动机,由几个关键部件组成,共同把电能转换成机械能。 刷毛电机的主要部件是转子,定子,换向器和刷子,如图 6所示。 以下是每个组件的描述以及它们对电机结构的贡献 :

  1. 转子 (Ar成熟 ) : 转子,也称为电枢,是刷电机的旋转部分。 它包括绕一个铁芯缠绕的线圈线圈,当电流通过它时就会产生一个电磁铁。 转子的磁场与定子的磁场相互作用,产生转矩并使转子旋转,驱动电机轴。
  2. 定子 : 定子是刷电机的静止部分。 它容纳永久磁铁,通常安装在内表面上,提供固定磁场。 定子的磁场与转子的磁场相互作用,产生旋转所需的转矩。
  3. 换向器: 换向器是被刷电机的关键部件,负责在转子绕组中切换电流方向。 它是连接在转子上的分段金属圆筒,每个段连接到转子绕组的一端。 随着转子的旋转,换向器随之旋转,与刷子接触。
  4. 刷子: 刷子固定,导电部件与旋转换向器保持电接触。 它们通常由碳或石墨制成,确保低摩擦和磨损。 刷子通过换向器提供电源和转子绕组之间的电连接。 当换向器旋转时,刷子在其表面上滑动,依次激励不同的转子绕组,从而使转子的磁场切换和保持旋转。

一种刷式电机,包括具有绕线线圈的转子,具有永磁体的定子,换向器和电刷。 转子和定子磁场之间的相互作用产生扭矩,而换向器和电刷一起工作以切换转子绕组中的电流,确保连续旋转。

被刷电机的原理

直流电机采用卷线绕组产生磁场。 在刷式马达中,这些绕组附着在转子上,可自由旋转并驱动轴。 通常,线圈绕在一个铁芯上,虽然有些刷电机是 "无芯的,”带有自支撑绕组。电机的固定部分,即“定子”,使用永磁体来建立固定磁场。这些磁体通常位于定子的内表面,围绕转子。图7显示了更详细的信息

为了产生转矩并使转子旋转,转子的磁场必须持续旋转,通过吸引和排斥与定子的固定场相互作用。滑动电气开关有助于这种旋转场。此开关包括 换向器,通常是安装在转子上的分段触点,以及安装在定子上的固定电刷。

被刷电机的原理

图7:有刷电机背后的原理

如何控制 刷过的 发动机

有刷直流电动机的速度可以通过调节施加在其端子上的电压来控制。以下是控制有刷直流电机速度的基本步骤:

  1. 电源:直流电源连接到电机端子,以提供旋转电机所需的电力。
  2. 速度控制:为了控制电机的速度,可以使用图8所示的电阻器或脉宽调制(PWM)信号来调整施加到电机上的电压。施加到电机的电压越低,电机旋转越慢。我们单独写了一篇关于 此处为速度控制器
  3. 输入信号:施加到电机的电压可以通过来自控制源(如微控制器)的输入信号来控制,以设置所需的速度。
  4. 反馈控制:在某些情况下,可以使用转速表或编码器等反馈机构来监测电机的速度,并向控制器提供反馈,然后控制器可以调整电压以保持恒定的速度。

控制拉丝的速度 直流电动机 包括直接或通过使用反馈机制来调节施加到其端子的电压以调节其速度。

控制被刷电机的速度

图8:控制有刷电机的速度

总之,无刷直流电机需要电子速度控制器(ESC)来调节提供给电机的功率并控制其速度和扭矩。

如何将刷式电机连接到交换机

如何将无刷电机连接到开关上

控制有刷电机的典型方法是使用摇臂开关。在交换机的底部,您将看到6个连接器,如下所示,这些连接器将与上面DPDT交换机的电路图对齐。如果开关被按下到向前位置,顶部和中间的连接器将连接在开关内部;如果将开关按到背面位置,底部和中间的连接器将连接;并且如果开关处于中间位置,则开关是断开的。

 以下是连接到开关的2个有刷电机的接线图

如何将刷式电机连接到交换机

摇臂开关背面的接线图如下所示

如何将刷式电机连接到交换机

有刷电机和无刷电机哪个更贵

一般来说,无刷直流电动机比有刷直流电动机更昂贵。成本差异可归因于无刷电机系统的复杂性,该系统需要额外的部件,如电子控制器(ESC)和霍尔效应传感器。ESC和传感器增加了系统的成本,无刷电机所需的更复杂的制造工艺也增加了成本。

然而,尽管无刷电机的前期成本较高,但与有刷电机相比,无刷电机通常具有几个优势,包括更高的效率、更长的寿命和更好的性能,尤其是在高速和高扭矩应用中。因此,无刷电机的较高成本通常可以被其较低的操作成本和改进的可靠性所抵消。

最后,刷刷和无刷电机的成本因具体应用和需求而异。 无刷电机通常较昂贵,但可能提供更长的寿命和更高的效率。 刷毛电机最适合白天的类型应用,对于没有电补偿的人来说是最理想的。 您可以找到用于电动汽车和其他系统的无刷电机,这些系统需要很长的寿命 (数十年 ) ,但在这之外,你会发现被刷电机占汽车市场的 95% 。

请查看此处的线性数据器

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