電機包括很多種類,除了一部分特殊種類以外,基本上都是利用磁體的N極和S極的磁力(吸引力和排斥力),以及電流流過産生的磁場,使電機的軸(轉子軸)旋轉的原理制成。
其中,使用直流電源轉動軸的電機稱為DC電機(直流電機),大緻可以分為"有刷"和"無刷(BLDC)"。
那麼,什麼是電刷?有刷DC電機與無刷DC電機的區别?
電刷是與換向器組合使用的DC電機零件,是使DC電機保持旋轉的機制之一。也就是說,帶有換向器和電刷的DC電機就是"有刷DC電機",使用電子電路代替換向器和電刷的DC電機就是"無刷DC電機(BLDC)"。
為了使DC電機的軸在某個方向上持續旋轉,需要一種在軸(轉子)旋轉半圈時能夠使電流方向反轉的機制。有刷DC電機就使用換向器和電刷構成了機械的切換機制。
但是,在這個機制中,軸在換向器和電刷接觸的狀态下旋轉,長時間旋轉将會導緻換向器與電刷因摩擦而老化。也就是說它們都是消耗品,需要定期維護。而且,始終相互接觸還會導緻電刷産生電磁幹擾和噪音的問題。
為此,無刷DC電機配置了電子電路用于檢測軸的旋轉狀态,省去了換向器和電刷,而且不需要定期維護,同時也降低了電磁幹擾和噪音。
有刷DC電機的工作原理
有刷電機用線圈作為轉子。轉子旋轉時,切換與電刷接觸的換向器。由此,也就切換了流過電流的線圈。
這樣,通過及時切換電流方向,就能夠使轉子持續旋轉。
無刷DC電機的工作原理
無刷DC電機使用永磁體作為轉子,不需要換向器和電刷。通過檢測出轉子的磁極位置并切換電流流過的線圈,使轉子旋轉。因此,無刷電機需要驅動電路(驅動器)。另外,還要使用霍爾傳感器等磁性傳感器檢測軸的旋轉位置(也有不使用傳感器的無傳感器方式)。
霍爾傳感器利用霍爾效應判斷磁場的強度。通過将其轉換為電信号,檢測出永磁體的位置(N極還是S極),并通過切換流過電流的線圈使電機軸旋轉。
有刷DC電機與無刷DC電機的特點
有刷DC電機與無刷DC電機分别具有下列特點。
有刷DC電機的特點
優點
缺點
無刷DC電機的特點
優點
缺點
無刷DC電機的種類
無刷DC電機分成外轉子方式和内轉子方式兩大類。
外轉子方式
在内側配置線圈,外側配置永磁體,使外側永磁體旋轉的方式。可以實現穩定的旋轉。
内轉子方式
在内側配置永磁體,外側配置線圈,使内側永磁體旋轉的方式。與有刷電機同樣,可以實現精密的控制。
無刷DC電機的用途
無刷DC電機具有小型、高功率、低振動且低噪音、長壽命等特點,廣泛應用于空調設備(空調、空氣淨化器等)、住宅設備、冰箱、熱水器、自動販賣機、複印機、打印機、投影儀、商業設備、測量儀器、汽車、醫療設備等領域的多種用途。
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