2021-01-25
設計師通過電刷和換向器來實現這一功能。換向器和電刷是有刷直流電機與其它電機的主要區分部件。
下面簡要介紹電機的分類。
電機分類
有刷直流電機設計簡單,易于控制。在汽車中,通常用于電動側窗。由于成本低廉,所以它應用范圍很廣。然而,由于電刷和換向器需要持續接觸,磨損快,需要定期更換。
步進電機由電脈沖驅動,每個脈沖使電機旋轉特定角度(步進)。因此步進電機方便精準控制,所以被廣泛用于位置調整。例如,用于控制傳真和打印機的進紙,固定的進紙長度,很容易與脈沖計數相互關聯,并且可以輕松暫停,脈沖信號中斷時,電動機會馬上停轉。
同步電動機的旋轉與電源電流的頻率同步,它常見用于驅動微波爐中的旋轉托盤,驅動電風扇和洗衣機等。
常用的電動機品種很多。我們只探討無刷直流電動機的優勢和應用。
無刷直流電動機如何運轉?
顧名思義,無刷直流電動機不使用電刷。有刷電動機通過電刷將電流通過換向器傳遞到轉子上的線圈中。無刷電動機如何將電流傳遞到轉子線圈呢?它的線圈不在轉子上,轉子是永磁體;它的線圈不旋轉,固定在定子上;由于線圈不動,因此不需要電刷和換向器。
無刷電機轉子是永磁體,通過改變周圍的固定線圈產生的磁場的方向來實現旋轉。要控制旋轉,可以調整流入這些線圈的電流的大小和方向。因為轉子上無線圈,所以不需要電刷和換向器。(如利用霍爾元件可以測定轉子位置,從而控制電流流向)
無刷直流電機的優勢
定子上有三個線圈的無刷直流電機,延伸出六根電線(每個線圈兩根),這些電線中的三根在內部連接,其余三根電線從電動機主體引出。其接線相對復雜,下面說下無刷直流電機的優勢。
一大優勢是效率:無刷電機可以在較大轉矩連續運行,有刷電機僅在旋轉的某些點可以達到最大轉矩。有刷電機想提供與無刷電機相同的扭矩,需要更大的磁體。小型無刷直流電機也可提供可觀功率。
第二大優勢是可控制性。使用反饋機制控制的無刷直流電機,可精確地傳遞所需的扭矩和轉速。精確控制又可減少能耗和產生的熱量,電池供電的情況,可延長電池壽命。
由于無電刷,無刷直流電機具有很高的耐用性和較低的電噪聲產生。有刷電機電刷和換向器連續運動產生接觸而磨損,在接觸時也會產生火花。
無刷直流電機的應用
無刷直流電機具有高效率和可控制性,使用壽命長的特點。它被廣泛用于連續運行的設備中。如:洗衣機、空調和其他消費類電子產品中。近來,還應用于風扇,它的高效率大大降低了功耗。
未來應用前景
可以預見無刷直流電機在未來將得到更廣泛的應用。例如,用于驅動服務機器人??赡苡腥苏J為步進電機更適合,可用脈沖來精確控制定位。但是無刷直流電機可控性更好,并且步進電動機保持機器人手臂之類的結構的位置,將需要相對較大且連續的電流。無刷直流電機只需要與外力成比例的電流,從而實現更節能的控制。
無刷直流電動機也可取代高爾夫球車和移動推車中的簡單有刷直流電動機。無刷直流電機也是無人機的理想選擇,它的精確控制能力使其特別適用于多旋翼無人機,通過精確控制每個旋翼的轉速,可以控制無人機的姿態。