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来源:电子工程专辑
在如此先进的自动化时代,离不开一样东西,那就是电机。今天就来谈谈电机是如何工作的。
一、有刷电机工作原理
有刷电机是大家最早接触的一类电机,中学时物理课堂上介绍电动机也是以它为模型来展示的。
有刷电机的主要结构:定子+转子+电刷,通过旋转磁场获得转动力矩,从而输出动能。电刷与换向器不断接触摩擦,在转动中起到导电和换相作用。

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,象刷子在物体表面刷,因此叫碳“刷”。
二、无刷电机工作原理
无刷电机中,换相的工作交由控制器中的控制电路(一般为霍尔传感器+控制器,更先进的技术是磁编码器)来完成。
无刷电机采取电子换向,线圈不动,磁极旋转。使用一套电子设备,通过霍尔元件,感应永磁体磁极的位置,根据这种感应,使用电子线路,适时切换线圈电流的方向,保证产生正确方向的磁力,来驱动电机,消除了有刷电机的缺点。
无刷电机的控制器,可以实现一些有刷电机不能实现的功能,比如调整电源切换角,制动电机,使电机反转,锁住电机,利用刹车信号,停止给电机供电。现在电瓶车的电子报警锁,就充分利用了这些功能。
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,所以不会象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。
三、有刷电机与无刷电机调速方式的区别
实际上有刷和无刷电机的控制都是通过调节电压,只是无刷直流采用电子换向,所以要有数字控制才可以实现了,而有刷直流是通过碳刷换向的,利用可控硅等电路控制。
1、有刷马达调速过程是调整马达供电电源电压的高低。调整后的电压电流通过整流子及电刷地转换,改变电极产生的磁场强弱,达到改变转速的目的。这一过程被称之为变压调速。
2、无刷马达调速过程是马达的供电电源的电压不变,改变电调的控制信号,通过微处理器再改变大功率MOS管的开关速率,来实现转速的改变。这一过程被称之为变频调速。
四、性能差异
1、有刷电机结构简单、技术成熟
早在十九纪诞生电机的时候,产生的实用性电机就是无刷形式,即交流鼠笼式异步电动机,这种电动机在交流电产生以后得到了广泛的应用。但是,异步电动机有许多无法克服的缺陷,以致电机技术发展缓慢。尤其是直流无刷电机一直无法投入商业运营,伴随着电子技术的日新月异,直至近几年才慢慢投入商业运营,就其实质来说依然属于交流电机范畴。推荐阅读:
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