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有刷電機與無刷電機的工作原理及優(yōu)缺點
2025-01-10

              無論是交流電動工具使用的串勵電機,還是充電功率使用的電機,大部分的電動工具都是使用的有刷電機,為什么不使用無刷電機,主要原因是成本的問題。   有刷電機與無刷電機的工作原理   有刷電機   有刷電機是生活中最為常見的電機,這種電機的結構相對簡單,工作時不需要控制電路,如果不考慮調(diào)速問題,通電就可以運轉。   有刷電機的內(nèi)部一般是由定子、轉子、換向器、電刷等幾部分組成的。電機的定子根據(jù)電機功率的不同會采用永磁體或者線圈,而定子基本都是線圈,通過電產(chǎn)生磁場。由于轉子的線圈需要通電,但是由于轉子是轉動的,這就需要一種接觸但是非連接的進行供電,這就是電刷的主要作用。電刷通過彈簧的壓力緊密貼合在換向器上,換向器除了用來傳輸電刷帶來的電能,還有一個重要的作用就是換向。   轉子的線圈通過一定的順序首尾相接后連接到換向器的觸點上,隨著轉子的旋轉,就可自動切換需要通電的繞組,通過電刷與換向器的組合,就實現(xiàn)的有刷電機的控制。   無刷電機   無刷電機從名稱上就可以看出,相對于有刷電機來講,它是不使用電刷的。無刷電機由于不使用電刷,所以它的定位使用線圈,而轉子一般采用的永磁體。由于無刷電機沒有有刷電機的換向器自動控制,這就需要電路控制實現(xiàn)不同繞組的供電,為了讓電路知道應該給哪一組線圈通電,還需要知道當前轉子的位置。   無刷電機繞組的供電控制,一般是采用的晶體管作為電子開關使用的,通常使用MOS管作為控制元件。轉子位置的檢測元件,一般使用的是霍爾元件,霍爾元件是一種磁敏傳感器,電機上使用的一般為開關型霍爾,也就是當磁場靠近時會輸出開關量的信號。電機的控制芯片根據(jù)霍爾元件反饋回來的開關量判斷轉子位置,控制對應的繞組通電。通過對反饋信號的不斷檢測實現(xiàn)了自動閉環(huán)控制。   無刷電機的轉子位置檢測并不僅僅可以通過霍爾元件,也有一部分電機是不使用霍爾元件的,這種電機也叫做無霍爾無刷電機。這種電機是通過檢測繞組的反電勢實現(xiàn)位置檢測的,像是航模中的電機、機械硬盤中的電機使用的都是無霍爾的無刷電機。   有刷電機與無刷電機的優(yōu)缺點   從上述兩種電機的內(nèi)部結構以及工作原理能能夠看出,無刷電機與有刷電機之間還是有很多不同之處的。有刷電機最大的優(yōu)點就是結構簡單,不需要控制電路就可以工作,這就是使得使用有刷電機的電動工具的制造成本比較低。有刷電機的缺點也比較明顯,一方面是電刷與換向器是摩擦接觸的,在電機運轉時,電刷就會磨損,并且會有石墨沉積在換向器上,所以有刷電機是需要經(jīng)常維護的。并且由于電刷與換向器之間的摩擦,電機在運轉時會產(chǎn)生比較大的噪音以及電火花。   使用無刷電機的電動工具,首先在噪音以及維護上得到了解決,所以無刷電機的使用壽命要比有刷電機長一些。但是由于無刷電機工作需要電路的控制,加上電機本身的制造成本,使用無刷電機的電動工具比起有刷電機的價格是要高很多的。   什么場合會使用無刷電機   由于無刷電機的成本較高,所以很多電動工具都會使用有刷電機。但是在一些特殊場合,是不能使用有刷電機的。這主要是一些存在易燃易爆物品的場合,比如粉塵車間等。因為有刷電機的電刷與換向器之間會產(chǎn)生電火花,在這種環(huán)境下使用是非常危險的。                                                       

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