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直流無刷電機和交流電機的優缺點

職場 更新时间:2024-12-25 00:26:13

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。

直流無刷電機和交流電機的優缺點(無刷和有刷直流電機有什麼區别)1

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。

直流無刷電機和交流電機的優缺點(無刷和有刷直流電機有什麼區别)2

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

  • 在不需要控制速度的情況下,不需要驅動電路。
  • 易于控制,易于使用

缺點

  • 會消耗電刷和換向器因此需要維護
  • 電刷會産生電磁幹擾和噪音

無刷DC電機的特點

優點

  • 換向器無需和電刷接觸,因此壽命較長
  • 可以實現高速旋轉
  • 跟蹤性、響應性良好

缺點

  • 需要驅動電路
  • 總體成本可能很高

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。

直流無刷電機和交流電機的優缺點(無刷和有刷直流電機有什麼區别)3

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。

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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。

  • 空調設備
  • 住宅設備
  • 熱水器、燃燒器單元
  • 自動販賣機
  • 冷凍、冷藏展示櫃
  • 金融終端(ATM)、找零機、貨币兌換機、售票機
  • 無塵室
  • 光學産品
  • 打印機
  • 複印機
  • 保健設備
  • 商業設備

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