有刷和无刷直流电机有什么区别？
内容：
- 简而言之，有刷电机和无刷电机的区别
- 什么是无刷电机？它是如何工作的？
- 无刷电机设计及主要部件
- 无刷直流电机的优缺点
- 什么是有刷电机？它是如何工作的？
- 有刷直流电机的优缺点
- 主要应用。什么更好？
简而言之，有刷电机和无刷电机的区别
电动机是将电能转换为机械能的设备。该过程的效率取决于其设计和电流类型（交流或直流）。
那么，简而言之，有刷电机和无刷电机有什么区别？
- 无刷电机在组装中没有电刷，并且更紧凑。相反，它们需要配备额外的换向设备（控制器、旋转编码器、驱动器）。
- 有刷电机更便宜、更简单。它们可以直接连接到直流电源，并具有简单的基本控制（如开关）。
- 另一方面，在无刷变体中，它们的转子以电子方式旋转;拉丝电枢机械旋转（电流通过电刷传输）。
- 无刷的有三根连接线，有刷的有两根。
- 无刷电机的效率（85-90%）比有刷电机（75%-80%）更高。这意味着在相同的功率下，第一个转换较大的旋转力，因为它们不会产生摩擦并且在运行过程中不会损失太多热量。
因此，我们可以得出第一个简短的结论。无刷电机具有更高的性能、效率和更高的稳定性。另一方面，有刷电动机价格较低且易于维护。
为了更大的差异，让我们详细看看它们。
什么是无刷电机？它是如何工作的？
两种电机类型的工作原理大致相似。它基于转子中的永磁体和定子中的电磁体的相互作用。
无刷直流电机（也称为 BLDC 或简称 BL）是一种同步设备，类似于 PMSM（永磁同步电机）。因此，其工作原理是基于自同步调频，当它们的转子和定子以相同的频率接触时。
无刷直流电机有两种类型：
- 外跑者
- 内转轮
在第一种情况下，转子位于定子上方，在第二种情况下，转子位于定子下方。让我们以 out-runner 版本为例看一下它是如何工作的。
在这种设计中，转子具有永磁体，定子具有形成电磁体的线圈布置。操作的基本原理完全基于它们的相互作用。
来自源头的电源使线圈通电，并根据法拉第定律产生磁场。当它发生时，这些通电线圈被吸引到位于转子上的相反极点。这些线圈安装在转子中，因此它开始随之旋转。
当它们接近相反的极点时，电源关闭，换向器开始为下一对通电。下一对线圈也被吸引，从而进一步移动转子。然后连续重复这样的动作。
BLDC具有特殊的设计，允许用户为任何线圈供电，因此可以快速改变扭矩和转速。无刷电机尺寸紧凑，同时具有高速和精确定位。
BL电机不产生摩擦;因此，它们产生更多的旋转力而不是热量。这是由于缺少刷子而实现的。取而代之的是，集成换向装置监控和调节转子位置、旋转速度以及线圈上电流的稳定分布。
无刷电机设计及主要部件
这种类型的普通电机在定子上有一个三相绕组，在转子上有一个永磁体。它也有单相、双相或三相变体。如上所述，定子绕组产生旋转磁场，驱动磁转子运动。为了形成这样的磁场，在绕组上施加三相电压。
那么系统如何知道哪个线圈通电，哪个线圈应该通电呢？为此，使用了一种特殊的电子控制器。这种集成换向装置将电流导通至正交（垂直）绕组。它还包含确定转子位置的传感器。最常使用霍尔传感器，但有时使用光电、电感式传感器和旋转变压器执行此类任务。
为了改变旋转方向，控制器改变两相的连接。它也可以用作步进或伺服电机。
无刷直流电机的优缺点
无刷电机的主要优点
- 使用寿命长;
- 低噪音水平;
- 高效指标 - 约90%;
- 快速达到最大转速;
- 操作过程中不产生火花;
- 不需要额外的冷却资源;
- 没有需要定期维护的机制。
无刷电机的主要缺点
- 复杂的管理系统;
- 电气元件资源有限;
- 由于组件昂贵，价格高昂。
- 需要额外的换向设备才能工作（换向器、编码器、驱动器）
什么是有刷电机？它是如何工作的？
有刷电机是最常见的直流电机。如上所述，其原理还包括吸引两个具有相反极的磁铁。
这种电机的主要部件是：
- 定子
- 转子（电枢）
- 刷
- 换向器
永磁体或电磁体放置在定子上并形成恒定磁场。带有电磁铁的直流电机由与电枢相同的直流电源供电。
这种电机可以有两种主要类型：
- 并联电机（带并联连接）
- 串行电机（带串行连接）
串行电机具有良好的启动转矩，但其速度会随着负载而下降。在它们对面，并联电机的启动扭矩较差，但它们可以执行恒定的速度，而与作用负载无关。
转子通过电刷连接到直流电源。电刷连接到换向器中。不同的绕组与这种换向器的不同部分相连。当它们通电时，它们会产生磁场。当转子旋转时，它们的磁场会发生变化。这种场切换称为换向。
电流从源流到绕组，由于洛仑兹定律，绕组产生磁场并开始与定子上的磁铁相互作用。电刷（通常由石墨制成）将动力传递到电枢。为了保持它们与换向器的恒定配合，弹簧对它们施加压力。
在具有一个电枢环的最简单机制中，当电枢垂直于磁通量时，可能会出现问题。在这种情况下，其扭矩等于零，运动中断一小段时间。因此，为了更平稳地运动，在设计中添加了额外的环。这些循环越多，运动就越平滑。
在此类设备的运行过程中，根据法拉第和洛伦茨定律，经常会产生内部电动势（EMF）和反电动势（反电动势）力。因此，会产生大量的热量。因此，在大型和强大的电机中，非常需要安装额外的冷却装置以避免火灾。
有刷直流电机的优缺点
有刷电机的主要优点：
- 低成本;
- 简单的设计和布线;
- 易于维护;
- 对机械和振动冲击可靠。
有刷电机的主要缺点：
- 刷子磨损很快;
- 有电磁噪声;
- 运行过程中形成火花;
- 该机制过热和冒烟;
- 效率低（约60-80%）;
- 由于电刷的高摩擦力，使用寿命缩短。
主要应用。什么更好？
首先，无刷电机具有高性能和长生命周期。在同时需要高转速和抗过热性的区域需要这种模型。此类设备用作冷却系统的一部分，用于机器人、医疗设备、数控机床和其他昂贵且关键的工业设备。无刷设备比相同尺寸的有刷设备更强大。它还用于需要具有高使用寿命且缺乏维护的电动机的区域。
普通有刷直流电机功率和稳定性较小。但是，它既便宜又简单。因此，这些设备执行不复杂和长期的任务。这种设备用于家庭领域：汽车、起重机构、儿童无线电控制模型和一些家用工具（如钻头）。由于电刷摩擦和快速磨损，它们需要定期维护，但它们在工业恶劣环境中的抵抗力非常可靠。
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