有刷電機(jī)與無刷電機(jī)的區(qū)別在哪？
2023-12-18 14:55:01 點(diǎn)擊：
有刷電機(jī)是指電機(jī)是直流電輸入，而無刷電機(jī)指的就是個(gè)三相交流電機(jī)。為了讓更多的朋友能夠了解有刷電機(jī)和無刷電機(jī)的相關(guān)問題，這里我為大家科普一下。
有刷電機(jī)是指電機(jī)是直流電輸入，而無刷電機(jī)指的就是個(gè)三相交流電機(jī)。為了讓更多的朋友能夠了解有刷電機(jī)和無刷電機(jī)的相關(guān)問題，這里我為大家科普一下。
無刷電機(jī)：無刷直流電機(jī)由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。由于無刷直流電動(dòng)機(jī)是以自控式運(yùn)行的，所以不會(huì)像變頻調(diào)速下重載啟動(dòng)的同步電機(jī)那樣在轉(zhuǎn)子上另加啟動(dòng)繞組，也不會(huì)在負(fù)載突變時(shí)產(chǎn)生振蕩和失步。中小容量的無刷直流電動(dòng)機(jī)的永磁體，現(xiàn)在多采用高磁能級(jí)的稀土釹鐵硼(Nd-Fe-B)材料。因此，稀土永磁無刷電動(dòng)機(jī)的體積比同容量三相異步電動(dòng)機(jī)縮小了一個(gè)機(jī)座號(hào)。
有刷電機(jī)：有刷電機(jī)是內(nèi)含電刷裝置的將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能(電動(dòng)機(jī))或?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能(發(fā)電機(jī))的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。區(qū)別于無刷電機(jī)，電刷裝置是用來引入或引出電壓和電流的。有刷電機(jī)是所有電機(jī)的基礎(chǔ)，它具有啟動(dòng)快、制動(dòng)及時(shí)、可在大范圍內(nèi)平滑地調(diào)速、控制電路相對(duì)簡單等特點(diǎn)。
一：有刷電機(jī)的知識(shí)
有刷電機(jī)中它包含了一個(gè)電刷裝置，它能把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能量，或者把機(jī)械能量轉(zhuǎn)化為電能。有刷電機(jī)是一切電機(jī)的基礎(chǔ)，具有啟動(dòng)快、制動(dòng)及時(shí)、在大范圍平穩(wěn)調(diào)速、控制電路相對(duì)簡單等優(yōu)點(diǎn)。
有刷電機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成，定子上有磁極(繞組或永磁體)，轉(zhuǎn)子上有繞組，加了電后，轉(zhuǎn)子上也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)磁場(磁極)，在定子磁場(N和 S)的作用下，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。通過改變電刷的位置，可以使定轉(zhuǎn)子磁極的角度發(fā)生變化(假定轉(zhuǎn)子的磁極朝向定子磁極的方向是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向)，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向發(fā)生變化。
這里特別要說明一點(diǎn)的就是：有刷電機(jī)是由直流電供電的，所以一般稱有刷電機(jī)又叫“直流電機(jī)”。
二：無刷電機(jī)的知識(shí)
無刷電機(jī)是由電動(dòng)機(jī)本體和驅(qū)動(dòng)器組成的，由于無刷電動(dòng)機(jī)采用自控方式運(yùn)行，因此不需要采用變頻調(diào)速方式重載起動(dòng)電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)子上附加起動(dòng)繞組，也不會(huì)因負(fù)載突變而產(chǎn)生振蕩或失步。
無刷電機(jī)采用半導(dǎo)體開關(guān)器件實(shí)現(xiàn)電子換向，即用電子開關(guān)器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的接觸式換向器和電刷。無刷電機(jī)由永磁轉(zhuǎn)子、多極繞組定子、位置傳感器等組成.位置傳感器根據(jù)轉(zhuǎn)子位置的變化，按一定順序換流定子繞組電流(即，檢測轉(zhuǎn)子磁極相對(duì)于定子繞組的位置，產(chǎn)生位置檢測信號(hào)，由信號(hào)轉(zhuǎn)換電路對(duì)功率開關(guān)電路進(jìn)行控制，繞組電流按一定邏輯關(guān)系切換)。通過位置傳感器輸出控制的電子開關(guān)電路提供定子繞組的工作電壓。
無刷電機(jī)可靠性高，無換向火花，低機(jī)械噪聲，廣泛用于高檔錄像機(jī)、錄像機(jī)、電子儀器和自動(dòng)化辦公設(shè)備。這里特別要說明一點(diǎn)的就是，很多人都覺得無刷電機(jī)就是直流電機(jī)，所以才叫“無刷直流電機(jī)”，實(shí)際上無刷電動(dòng)機(jī)是一種交流電動(dòng)機(jī)，它是三相交流永磁電動(dòng)機(jī)。
一、無刷電機(jī)和有刷電機(jī)是什么?
1、無刷電機(jī)：是由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成的機(jī)電一體化產(chǎn)品。
2、有刷電機(jī)：是內(nèi)含電刷裝置的將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能或?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
二、無刷電機(jī)和有刷電機(jī)的區(qū)別
無刷電機(jī)和有刷電機(jī)的區(qū)別
1、結(jié)構(gòu)：有無碳刷是無刷電機(jī)和有刷電機(jī)最直觀的區(qū)別;
2、使用壽命：無刷電機(jī)使用壽命長，常規(guī)使用壽命為7-10年;有刷電機(jī)使用壽命大概在2-3年;
3、能耗：無刷電機(jī)耗電量少，常規(guī)只有有刷電機(jī)的三分之一;
4、噪音：無刷電機(jī)因?yàn)闆]有碳刷，運(yùn)行時(shí)非常安靜，運(yùn)行平穩(wěn)，有刷電機(jī)因電刷存在有噪音易損壞
5、價(jià)格：無刷電機(jī)沒有碳刷意味著需要額外的控制器控制，成本高價(jià)格貴，有刷電機(jī)價(jià)格較為低廉。
有刷電機(jī)
三、無刷電機(jī)和有刷電機(jī)測試的區(qū)別
1、無刷電機(jī)測試方案及項(xiàng)目
(1)無刷電機(jī)整機(jī)測試：測試項(xiàng)目：交流耐壓、絕緣電阻、匝間耐壓、直流電阻、空載性能、缺相檢測、負(fù)載性能(功率、轉(zhuǎn)速、霍爾特性);
(2)無刷電機(jī)定子測試：交流耐壓、絕緣電阻、匝間耐壓、直流電阻、線圈電感、轉(zhuǎn)向、反電動(dòng)勢、相序、霍爾特性;
(3)無刷電機(jī)轉(zhuǎn)子測試：反電動(dòng)勢、霍爾特性(高低電平、頻率、占空比、霍爾波形)、相位差(反電動(dòng)勢、霍爾、反電動(dòng)勢與霍爾);
(4)無刷電機(jī)測功機(jī)測試:電壓、電流、功率、轉(zhuǎn)速、扭矩、效率、(循環(huán))壽命、溫升。
無刷電機(jī)測試設(shè)備
2、有刷電機(jī)測試方案及項(xiàng)目
無刷電機(jī)整機(jī)測試交流耐壓、絕緣電阻、空載特性、電流波形、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。
有刷電機(jī)采用機(jī)械換向，磁極不動(dòng)，線圈旋轉(zhuǎn)。電機(jī)工作時(shí)，線圈和換向器旋轉(zhuǎn)，磁鋼和碳刷不轉(zhuǎn)，線圈電流方向的交替變化是隨電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的換相器和電刷來完成的。
在有刷電機(jī)中，這個(gè)過程是將各組線圈的兩個(gè)電源輸入端，依次排成一個(gè)環(huán)，相互之間用絕緣材料分隔，組成一個(gè)像圓柱體的東西，與電機(jī)軸連成一體，電源通過兩個(gè)碳元素做成的小柱子(碳刷)，在彈簧壓力的作用下，從兩個(gè)特定的固定位置，壓在上面線圈電源輸入環(huán)狀圓柱上的兩點(diǎn)，給一組線圈通電。
隨著電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，不同時(shí)刻給不同線圈或同一個(gè)線圈的不同的兩極通電，使得線圈產(chǎn)生磁場的N-S極與最靠近的永磁鐵定子的N-S極有一個(gè)適合的角度差，磁場異性相吸、同性相斥，產(chǎn)生力量，推動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。碳電極在線圈接線頭上滑動(dòng)，像刷子在物體表面刷，因此叫碳“刷”。
相互滑動(dòng)，會(huì)摩擦碳刷，造成損耗，需要定期更換碳刷;碳刷與線圈接線頭之間通斷交替，會(huì)發(fā)生電火花，產(chǎn)生電磁破，干擾電子設(shè)備。
有刷電機(jī)和無刷電機(jī)的區(qū)別，是否配備普通電刷和換向器、使用范圍、使用壽命、使效果、節(jié)能。
有刷電機(jī)是一種含有電刷裝置，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能(電機(jī))或機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能(發(fā)電機(jī))的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，有刷電機(jī)是一切電機(jī)的基礎(chǔ)，它具有啟動(dòng)快、制動(dòng)及時(shí)、大范圍調(diào)速平穩(wěn)、控制電路相對(duì)簡單等特點(diǎn)。有刷直流電機(jī)的換相總是通過石墨電刷與轉(zhuǎn)子上的環(huán)形換向器的接觸來實(shí)現(xiàn)，而無刷直流電機(jī)通過霍爾傳感器將轉(zhuǎn)子位置反饋給控制電路，使其知道電機(jī)換向的準(zhǔn)確時(shí)間。
有刷電機(jī)被國內(nèi)大部分電動(dòng)自行車廠家選用，它采用碳刷作為電機(jī)電源的兩個(gè)觸點(diǎn)，利用調(diào)速手柄和控制器控制，通過齒輪二次減速和超越離合器實(shí)現(xiàn)電動(dòng)自行車0-20km/h的無級(jí)調(diào)速。電刷高速電機(jī)采用含金量高，電機(jī)減速齒輪強(qiáng)度大，耐磨性好，設(shè)計(jì)合理，故修復(fù)率低;而且維修更換齒輪和電機(jī)的成本較少，有效降低了電動(dòng)自行車的維修成本;而有刷電機(jī)可以采用超越離合器和飛輪實(shí)現(xiàn)輕松手動(dòng)騎行。有刷電機(jī)采用有刷機(jī)械換向。
無刷電機(jī)采用無刷電機(jī)的電動(dòng)自行車必須以每小時(shí)35公里以上的速度行駛才能發(fā)揮最佳的工作效率，但我們知道,電動(dòng)自行車作為非機(jī)動(dòng)車來管理，速度必須在每小時(shí)20公里以下，因此，電動(dòng)自行車選擇無刷電機(jī)降低了工作效率，合意性不強(qiáng)。它的使用要點(diǎn)是噪音低。無刷電機(jī)是采用電子電路換向。還有檢測極性的檢測元件。
無刷電機(jī)和有刷電機(jī)是機(jī)電一體化中常用的兩種電機(jī)。雖然它們的結(jié)構(gòu)有所不同，但都有廣泛的應(yīng)用。本文將詳細(xì)介紹無刷電機(jī)和有刷電機(jī)的區(qū)別。
1. 結(jié)構(gòu)原理
有刷電機(jī)是一種傳統(tǒng)的直流電機(jī)，其結(jié)構(gòu)由永磁體、電樞、刷子、車輪組成。在有刷電機(jī)中，電能進(jìn)入剎車，產(chǎn)生電力磁場。當(dāng)刷子接觸電樞時(shí)，會(huì)產(chǎn)生磁通量的變化，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)電樞旋轉(zhuǎn)，同時(shí)產(chǎn)生電壓。刷子與電樞的接觸導(dǎo)致?lián)p耗和產(chǎn)生不穩(wěn)定的電火花。
無刷電機(jī)也稱為BLDC電機(jī)(無刷直流電機(jī))，由永磁體、電樞、控制器、轉(zhuǎn)子和電感器組成。無刷電機(jī)的控制是由外部控制器實(shí)現(xiàn)的，它使用零刷技術(shù)，即無需蹭刷子，因此無刷電機(jī)在高速應(yīng)用中具有靈活性和低損耗的優(yōu)勢。由于無刷電機(jī)的分步進(jìn)制控制可以通過電子方式進(jìn)行，所以精度也更高。無刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，費(fèi)用也更高，但性能更佳。
2. 運(yùn)行特性
有刷電機(jī)在低速時(shí)產(chǎn)生較高的轉(zhuǎn)矩，但隨著速度增加，轉(zhuǎn)矩降低。有刷電機(jī)的能量效率較低，約為50-60%，其主要原因是刷子與電樞之間的摩檫損耗和電流產(chǎn)生的熱損耗。
無刷電機(jī)具有更高的效率和更穩(wěn)定的性能，其功率因數(shù)通常為90%以上，無刷電機(jī)在低速和高速運(yùn)行時(shí)都有很好的性能。無刷電機(jī)還具有更長的使用壽命，因?yàn)樗鼈儧]有刷子，也沒有摩擦損耗或電火花，可以更為持久地工作。
3. 優(yōu)缺點(diǎn)
有刷電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是其低成本和較高的初始啟動(dòng)力，同時(shí)也適用于許多小型電機(jī)應(yīng)用。有刷電機(jī)的制造和維護(hù)費(fèi)用相對(duì)較低，因?yàn)樗鼈兊募夹g(shù)已經(jīng)成熟。
無刷電機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)中更常用的電機(jī)之一，它具有更高的性能、更高的效率、更高的精度和更長的使用壽命。無刷電機(jī)不僅在家用電器和汽車領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，而且在工業(yè)、醫(yī)療保健、航空航天等領(lǐng)域中也不斷發(fā)揮著重要作用。但是，無刷電機(jī)的制造和維護(hù)成本也相對(duì)較高。
4. 應(yīng)用場景
無刷電機(jī)在電動(dòng)工具、家用電器、電動(dòng)車、自動(dòng)化倉儲(chǔ)設(shè)備、醫(yī)療器械、機(jī)器人、無人機(jī)等行業(yè)中有廣泛應(yīng)用。無刷電機(jī)的高效性、精度和精準(zhǔn)控制都很受歡迎。無刷電機(jī)也可以通過逆變器實(shí)現(xiàn)不同電壓和頻率的控制，減少快速剎車和高速加速所產(chǎn)生的電磁干擾，增強(qiáng)調(diào)速控制的準(zhǔn)確性。
有刷電機(jī)的應(yīng)用場所包括玩具、相機(jī)、模型飛機(jī)等。但由于其效率和準(zhǔn)確性較低，大多數(shù)機(jī)器人制造商以及很多ATHLETE機(jī)器人制造商都改用無刷電機(jī)在機(jī)器人內(nèi)部。
總體而言，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用的不斷擴(kuò)展，無刷電機(jī)正在逐漸代替有刷電機(jī)成為機(jī)電一體化的主流選擇。優(yōu)秀的無刷電機(jī)具有低噪音、低振動(dòng)、無刷子、高效、可靠、壓縮尺寸和輕便等特點(diǎn)。有刷電機(jī)還是因其簡單和成本低而在少數(shù)應(yīng)用中使用，但這僅是對(duì)于規(guī)模小且對(duì)性能要求不高的應(yīng)用場所而言。隨著科技的不斷進(jìn)步、人民生活水平不斷提高和軍工、以及民用和工業(yè)市場的不斷壯大，無刷電機(jī)必將成為機(jī)電一體化的新趨勢。
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