有刷直流電機(jī)是什么?圖解分析
有刷直流電機(jī)將是下述內(nèi)容的主要介紹對(duì)象,通過這篇文章,小編希望大家可以對(duì)有刷直流電機(jī)的相關(guān)情況以及信息有所認(rèn)識(shí)和了解,詳細(xì)內(nèi)容如下。
有刷直流電機(jī)是一種直流電機(jī),有刷電機(jī)的定子上安裝有固定的主磁極和電刷,轉(zhuǎn)子上安裝有電樞繞組和換向器。直流電源的電能通過電刷和換向器進(jìn)入電樞繞組,產(chǎn)生電樞電流,電樞電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與主磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,使電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)負(fù)載。由于電刷和換向器的存在,有刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,可靠性差,故障多,維護(hù)工作量大,壽命短,換向火花易產(chǎn)生電磁干擾。
有刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)和無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的原理是不同的,因此,在驅(qū)動(dòng)方式上也存在較大的差異。
有刷直流電機(jī)通常采用直接電壓調(diào)制方法進(jìn)行控制,在控制時(shí)需要對(duì)電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行補(bǔ)償。這種調(diào)制方法可以簡單實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩控制,但需要一個(gè)電刷和電刷與電機(jī)轉(zhuǎn)子之間的機(jī)械接觸,從而增加了電機(jī)的維護(hù)和故障率,同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生電刷火花和電磨損等問題。
而無刷直流電機(jī)通常采用電子式換向(ESC)技術(shù)進(jìn)行控制,無需機(jī)械接觸。ESC控制器在每個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置時(shí),分別控制電機(jī)相位電流的正弦波電壓,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩控制。相比有刷直流電機(jī),無刷直流電機(jī)一般具有更高的效率,更長的使用壽命和更低的維護(hù)成本,是應(yīng)用更廣泛的一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式。而且無刷直流電機(jī)還具有反饋控制和編碼等功能,可更加靈活和安全的應(yīng)用在自動(dòng)控制和精密控制等領(lǐng)域。
在有刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)中,直流電源通過交錯(cuò)式換向開關(guān),可以改變電機(jī)繞組的磁場(chǎng)方向和大小,從而使電機(jī)旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)電路通常包括電源、電阻、電容、晶體管、繼電器、電機(jī)等。該驅(qū)動(dòng)方式結(jié)構(gòu)簡單、成本低,但效率不高,噪聲較大。
無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)中,電源電壓經(jīng)過電子換向器變換成交變電壓,通過電機(jī)中的三相繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),從而控制轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)。通常采用的無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路是電子設(shè)備,如集成電路、功率 MOS 管等。該驅(qū)動(dòng)方式轉(zhuǎn)速范圍廣、效率高、噪聲低。
有刷直流電機(jī)壽命一般幾百小時(shí),高質(zhì)量,工作環(huán)境好的,可以到2000小時(shí)。
目前國內(nèi)微型電動(dòng)機(jī)市場(chǎng)占有率最高的仍然是直流有刷電機(jī),特別是一些微型振動(dòng)電機(jī),應(yīng)用在諸如DVD機(jī)、電腦主機(jī)、USB風(fēng)扇等產(chǎn)品上。一般在控制上沒有太多要求,可以接電源和正反轉(zhuǎn)即可。無刷直流電機(jī)與它相比,應(yīng)用范圍會(huì)窄一些,但是技術(shù)層面會(huì)比較高端一點(diǎn)。
有刷電機(jī)從名字上來看,就是一種帶有碳刷的直流電機(jī)。碳刷是電刷的一種,和換向環(huán)一起組成換向器。換向器需要不停的換向來將交流電變成直流電,所以電刷需要一直與換向環(huán)進(jìn)行摩擦。碳刷的硬度并不太強(qiáng),頻繁的摩擦?xí)p壞它,一般連續(xù)摩擦500個(gè)小時(shí),電刷就不能在使用了,這也是有刷電機(jī)壽命短的主要原因。
對(duì)于一些價(jià)值比較低的產(chǎn)品來說,用有刷電機(jī)完全可以,只要及時(shí)更換就行了。但是對(duì)于一些高價(jià)值的產(chǎn)品,比如空調(diào)、汽車、打印機(jī)這一類的產(chǎn)品,更換的成本太高,而且也不適合頻繁的更換零件,所以長壽命的無刷直流電機(jī)就成為了他們的不二選擇。
要延長微電機(jī)電刷壽命,應(yīng)提高其耐磨性,電刷一般是以石墨為主要成分,材質(zhì)非常的軟,非常容易磨損,所以一般的做法是采用導(dǎo)電性好的金屬粉末作為填充物加入電刷當(dāng)中,用其增加電刷的硬度并增加其耐磨性。無論是直流電機(jī)還是交流電機(jī),為了降低功耗在換向器材料一般用銅或銅銀合金制造,由于銅與銅銀合金的材質(zhì)比較軟,如果與有金屬粉末的電刷搭配,那電刷會(huì)起到磨砂的效果,在微電機(jī)不斷的旋轉(zhuǎn)過程中不斷的摩擦,而電刷內(nèi)的金屬材料含量越高,電刷的質(zhì)地就越硬,耐磨性也就越好,對(duì)換向器與電刷的磨削作用也就越顯著,這樣電刷沒有消耗完,換向器就被磨穿了,隨之也就導(dǎo)致微電機(jī)報(bào)廢。
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