10.12 有刷電機 VS 無刷電機,看看哪個更厲害?

電機是個大家族,什麼直流交流、有刷無刷、單相三相、同步異步......這些名字都夠作一曲《生僻字》。但最常用的不過兩種:有刷直流電機和無刷直流電機(以下簡稱有刷電機和無刷電機)

只有一字之差的有刷電機和無刷電機,究竟有何異同?

有刷電機:“真有兩把刷子”

有刷電機是所有電機中最基礎的,不僅具有啟動快速、制動及時、調速平穩、控制簡單等優點,而且結構簡單、價格便宜。

拋開這些,還記得曾經風靡一時的四驅車嗎,每輛四驅車裡面有個小馬達,那也是有刷電機。

有刷电机 VS 无刷电机,看看哪个更厉害?

四驅車馬達

電機雖小,五臟俱全。

在電機中,我們把通電後旋轉的部分稱為“轉子”,固定不動的部分稱為“定子”。有刷電機的線圈在轉子上,磁鐵在定子上,線圈通電後就會在磁場中受力而產生轉動。

然而我們發現,電機的正負極(銅片)是在定子(電機外殼)上的,繞在轉子上的線圈卻要一直轉動。那麼,怎麼才能將電流傳送到線圈呢?

說到這兒,就不得不提這有刷電機還真是“有兩把刷子”!有刷電機內部有一對“電刷”,內通換向器,外達正負極,通電變相全搞定,持續旋轉無壓力。

電刷本是一對碳電極,因其在線圈接頭滑動而得名為“刷”。科學書上的直流電機原理圖

不過,電刷也是讓有刷電機短命的罪魁禍首。由於持續的滑動和摩擦,電刷會不斷磨損消耗。因此,有刷電機必須定期更換碳刷以維持正常使用。

成也是刷,敗也是刷;既然如此,何不無刷?

無刷電機:“無刷勝有刷”

無刷電機,顧名思義,就是沒有電刷的電機。那既然沒有了電刷,又如何才能讓電機持續運轉呢?

原來,無刷電機結構與有刷電機正好相反:有刷電機是磁極定,線圈轉;無刷電機則是線圈定,磁極轉。例如下圖的無刷電機,銀色的金屬殼內安裝了一圈磁極,通電時磁極就會帶著外殼飛速旋轉。

有刷电机 VS 无刷电机,看看哪个更厉害?

航模無刷電機

相較於黑白低調的有刷電機,無刷電機大多有著華麗的外表來體現其高貴身份(和價格)。更要命的是,無刷電機居然有三根線!如果紅接正,黑接負,那黃接什麼?

這裡就不得不介紹一下無刷電機的工作原理:無刷電機雖然沒有電刷,但依然需要通過電流換向才能使電機持續運轉。無刷電機採用電子換向,利用外接的電子設備使線圈中的電流週期性變化,從而形成正確方向的磁力來驅動電機。所謂的“無刷電調”指的就是這種電子設備。

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無刷電調

上圖中無刷電調左側的紅藍黑三根線,正好對上無刷電機的三根線。普通無刷電機的三根線並無順序之分,不管是紅黃黑、紅藍黑還是黑黑黑,改變接線順序一般只會導致不同的旋轉方向。

有刷电机 VS 无刷电机,看看哪个更厉害?

各種無刷電機

無刷電機沒有電刷,自然也沒了那些煩惱。沒有電刷摩擦,噪音和電火花統統不見;沒有電刷摩擦,無刷電機轉速飛起還省電;沒有電刷摩擦,無刷電機幾乎不需額外的維護……

無刷電機在許多方面都高於有刷電機,價格上也不例外。無論是控制電路(電調)還是電機本身,其造價和售價都比同等級別的有刷電機要高出不少。

總結:有刷無刷怎麼選?

有刷:運行穩,出力大,效率低,壽命短

無刷:體積小,重量輕,轉速高,價格貴

作為最基礎的電機類型,有刷電機通電就轉,控制簡單,是入門學習之首選。無刷電機,尤其是需要正反轉時,對控制有更高的要求。

在損耗方面,由於無刷電機採用了永磁體,轉子無磁芯消耗,所以無刷電機的效率更高,同時減少了電機的維護,延長了電機的使用壽命。

無刷電機要想利用好,還需要一個好的電調來控制電機的轉速,那麼關於電調那麼我們就有更多需要研究的了,什麼樣的電調能夠更好的控制電機,不同的電調有什麼優缺點。

讓我們通過一場技術分享來了解電調

相信這個技術分享能夠解答你的疑問!課程中我們將拆解一個無人機,講解無人機系統的電機知識,並介紹無人機FOC電調方案。

直播主題:

手把手教你FOC無刷驅動設計——曼塔無人機無刷電調拆解

亮點介紹 :

1、FOC無刷電機發展迅猛逐步取代傳統BLDC

2、黃工解密——為什麼無人機FOC電調方案逐步取代傳統方波控制方案

3、黃工解密——FOC控制降低無刷電機噪音原理解析

主要內容:

1.拆解曼塔M5無人機——瞭解行業無刷電調驅動動態

2.解密M5無人機——為什麼可以把電調設計那麼小

3.無人機使用FOC控制有哪些難點——如何破局


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