1. 有刷直流电机
在有刷电机中,这是通过电机轴上的一个旋转开关(称为换向器)来实现的。换向器由一个旋转的圆柱体或圆盘组成,该圆柱体或圆盘被分成转子上的多个金属触点。这些触点与转子上的导体绕组相连。两个或多个固定触点(称为电刷)由石墨等软导体制成,它们压在换向器上,随着转子的旋转,电刷与相邻的触点进行滑动接触。电刷选择性地向绕组提供电流。随着转子的旋转,换向器选择不同的绕组,并将定向电流施加到指定的绕组上,从而使转子的磁场与定子的磁场保持错位,并产生一个方向的转矩。
2. 无刷直流电机
在无刷直流电机中,电子伺服系统取代了机械换向器触点。电子传感器检测转子角度,并控制晶体管等半导体开关,从而切换流经绕组的电流,以正确的角度改变电流方向,或者在某些电机中切断电流,使电磁铁产生单向扭矩。由于取消了滑动触点,无刷电机的摩擦更小,使用寿命更长;其使用寿命仅受限于轴承的寿命。
有刷直流电机在静止时可产生最大扭矩,并随速度增加而线性下降。无刷电机可以克服有刷电机的一些局限性,例如更高的效率和更低的机械磨损。但这些优势的代价是控制电子元件可能不够坚固、更复杂且更昂贵。
典型的无刷电机采用永磁体绕固定电枢旋转,从而避免了将电流连接到运动电枢所带来的问题。电子控制器取代了有刷直流电机中的换向器组件,后者负责不断切换绕组的相数以维持电机运转。该控制器使用固态电路而非换向器系统来实现类似的定时功率分配。
无刷电机相比有刷直流电机具有诸多优势,包括更高的扭矩重量比、更高的效率(每瓦产生更大的扭矩)、更高的可靠性、更低的噪音、更长的使用寿命(因为消除了电刷和换向器的磨损)以及消除了电离火花。
 该电机采用换向器,并整体降低了电磁干扰 (EMI)。由于转子上没有绕组,因此不会受到离心力的影响;而且由于绕组由外壳支撑,可以通过传导散热,无需电机内部气流进行冷却。这意味着电机的内部结构可以完全封闭,免受灰尘或其他异物的侵害。
无刷电机换向可以通过微控制器软件实现,也可以使用模拟或数字电路实现。与有刷直流电机相比,采用电子元件进行换向可以带来更大的灵活性和更多功能,例如限速、用于慢速和精细运动控制的微步进操作以及静止时的保持扭矩。控制器软件可以根据应用中使用的特定电机进行定制,从而提高换向效率。
无刷电机所能施加的最大功率几乎完全受热量限制;[需要引用]过多的热量会削弱磁铁,并损坏绕组的绝缘层。
无刷电机在将电能转化为机械能时,效率高于有刷电机,这主要是因为无刷电机没有电刷,从而减少了摩擦造成的机械能损失。这种效率提升在电机性能曲线的空载和低负载区域最为显著。
制造商使用无刷直流电机的环境和要求包括免维护运行、高速运行以及在火花危险(例如爆炸性环境)或可能影响电子敏感设备的环境中运行。
无刷电机的结构与步进电机类似,但由于实现方式和运行原理的不同,两者存在显著差异。步进电机通常在转子处于特定角度位置时停止,而无刷电机通常用于产生连续旋转。两种电机都可能配备转子位置传感器以提供内部反馈。步进电机和设计良好的无刷电机都可以在零转速下保持有限的扭矩。
发布时间:2023年3月8日
 
 				