【導(dǎo)讀】電機是個大家族,什么直流交流、有刷無刷、單相三相、同步異步......這些名字都夠作一曲《生僻字》。但最常用的不過兩種:有刷直流電機和無刷直流電機(以下簡稱有刷電機和無刷電機)
電機是個大家族,什么直流交流、有刷無刷、單相三相、同步異步......這些名字都夠作一曲《生僻字》。但最常用的不過兩種:有刷直流電機和無刷直流電機(以下簡稱有刷電機和無刷電機)
只有一字之差的有刷電機和無刷電機,究竟有何異同?
有刷電機:“真有兩把刷子”
有刷電機是所有電機中最基礎(chǔ)的,不僅具有啟動快速、制動及時、調(diào)速平穩(wěn)、控制簡單等優(yōu)點,而且結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜。
拋開這些,還記得曾經(jīng)風(fēng)靡一時的四驅(qū)車嗎,每輛四驅(qū)車?yán)锩嬗袀€小馬達(dá),那也是有刷電機。
四驅(qū)車馬達(dá)
電機雖小,五臟俱全。
在電機中,我們把通電后旋轉(zhuǎn)的部分稱為“轉(zhuǎn)子”,固定不動的部分稱為“定子”。有刷電機的線圈在轉(zhuǎn)子上,磁鐵在定子上,線圈通電后就會在磁場中受力而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動。
然而我們發(fā)現(xiàn),電機的正負(fù)極(銅片)是在定子(電機外殼)上的,繞在轉(zhuǎn)子上的線圈卻要一直轉(zhuǎn)動。那么,怎么才能將電流傳送到線圈呢?
說到這兒,就不得不提這有刷電機還真是“有兩把刷子”!有刷電機內(nèi)部有一對“電刷”,內(nèi)通換向器,外達(dá)正負(fù)極,通電變相全搞定,持續(xù)旋轉(zhuǎn)無壓力。
電刷本是一對碳電極,因其在線圈接頭滑動而得名為“刷”。科學(xué)書上的直流電機原理圖
不過,電刷也是讓有刷電機短命的罪魁禍?zhǔn)住S捎诔掷m(xù)的滑動和摩擦,電刷會不斷磨損消耗。因此,有刷電機必須定期更換碳刷以維持正常使用。
成也是刷,敗也是刷;既然如此,何不無刷?
無刷電機:“無刷勝有刷”
無刷電機,顧名思義,就是沒有電刷的電機。那既然沒有了電刷,又如何才能讓電機持續(xù)運轉(zhuǎn)呢?
原來,無刷電機結(jié)構(gòu)與有刷電機正好相反:有刷電機是磁極定,線圈轉(zhuǎn);無刷電機則是線圈定,磁極轉(zhuǎn)。例如下圖的無刷電機,銀色的金屬殼內(nèi)安裝了一圈磁極,通電時磁極就會帶著外殼飛速旋轉(zhuǎn)。
航模無刷電機
相較于黑白低調(diào)的有刷電機,無刷電機大多有著華麗的外表來體現(xiàn)其高貴身份(和價格)。更要命的是,無刷電機居然有三根線!如果紅接正,黑接負(fù),那黃接什么?
這里就不得不介紹一下無刷電機的工作原理:無刷電機雖然沒有電刷,但依然需要通過電流換向才能使電機持續(xù)運轉(zhuǎn)。無刷電機采用電子換向,利用外接的電子設(shè)備使線圈中的電流周期性變化,從而形成正確方向的磁力來驅(qū)動電機。所謂的“無刷電調(diào)”指的就是這種電子設(shè)備。
無刷電調(diào)
上圖中無刷電調(diào)左側(cè)的紅藍(lán)黑三根線,正好對上無刷電機的三根線。普通無刷電機的三根線并無順序之分,不管是紅黃黑、紅藍(lán)黑還是黑黑黑,改變接線順序一般只會導(dǎo)致不同的旋轉(zhuǎn)方向。
各種無刷電機
無刷電機沒有電刷,自然也沒了那些煩惱。沒有電刷摩擦,噪音和電火花統(tǒng)統(tǒng)不見;沒有電刷摩擦,無刷電機轉(zhuǎn)速飛起還省電;沒有電刷摩擦,無刷電機幾乎不需額外的維護……
無刷電機在許多方面都高于有刷電機,價格上也不例外。無論是控制電路(電調(diào))還是電機本身,其造價和售價都比同等級別的有刷電機要高出不少。
總結(jié):有刷無刷怎么選?
有刷:運行穩(wěn),出力大,效率低,壽命短
無刷:體積小,重量輕,轉(zhuǎn)速高,價格貴
作為最基礎(chǔ)的電機類型,有刷電機通電就轉(zhuǎn),控制簡單,是入門學(xué)習(xí)之首選。無刷電機,尤其是需要正反轉(zhuǎn)時,對控制有更高的要求。
在損耗方面,由于無刷電機采用了永磁體,轉(zhuǎn)子無磁芯消耗,所以無刷電機的效率更高,同時減少了電機的維護,延長了電機的使用壽命。
無刷電機要想利用好,還需要一個好的電調(diào)來控制電機的轉(zhuǎn)速,那么關(guān)于電調(diào)那么我們就有更多需要研究的了,什么樣的電調(diào)能夠更好的控制電機,不同的電調(diào)有什么優(yōu)缺點。
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