【广州工业自动化展】有刷电机与无刷电机究竟哪个好？看完就知道了！

广州国际工业自动化技术及装备展览会新展期定于2020年8月11-13日在中国进出口商品交易会展馆A区举行。邀您关注广州工业自动化展今日新资讯：

       电机，俗称“马达”，是依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。电机其实有很多分类，如有刷、无刷、单相、三相等等。今天推荐的是，以通俗易懂的方式给大家科普一下生活中最常用的两种——“有刷电机”和“无刷电机”。

       说起有刷电机，不得不提我们小时候玩的四驱车了。四驱车里的那个小马达就是有刷电机。有刷电机是所有电机中最基础的，不仅具有启动快速、制动及时、调速平稳、控制简单等优点，而且结构简单、价格便宜。

       有刷电机工作原理

       有刷电机的主要结构就是定子+转子+电刷，通过旋转磁场获得转动力矩，从而输出动能。电刷与换向器不断接触摩擦，在转动中起到导电和换相作用。

       有刷电机采用机械换向，磁极不动，线圈旋转。电机工作时，线圈和换向器旋转，磁钢和碳刷不转，线圈电流方向的交替变化是随电机转动的换相器和电刷来完成的。

       在这个过程中，线圈的两个电源输入端依次排成一个环，相互之间用绝缘材料分隔，组成一个像圆柱体的东西，与电机轴连成一体，电源通过两个碳元素做成的小柱子(碳刷)，在弹簧压力的作用下，从两个特定的固定位置，压在上面线圈电源输入环状圆柱上的两点，给线圈通电。

       随着电机转动，不同时刻给不同线圈或同一个线圈的两极通电，使得线圈产生磁场的N-S极与最靠近的永磁铁定子的N-S极有一个适合的角度差，磁场异性相吸、同性相斥，产生力量，推动电机转动。碳电极在线圈接线头上滑动，像刷子在物体表面刷，因此叫碳“刷”。

       所谓“成也电刷，败也电刷”。由于相互滑动，会摩擦碳刷，造成损耗，碳刷与线圈接线头之间通断交替，会发生电火花，产生电磁破，干扰电子设备，再者，由于持续的滑动和摩擦，电刷会不断磨损消耗，这也是让有刷电机短命的罪魁祸首。

       电刷损坏就得修啊，不过这一次又一次地维修会不会很麻烦？其实也不会啦，不过，如果有不用换电刷的电机不是更好吗？这就是无刷电机了。

       无刷电机工作原理

       无刷电机，顾名思义，就是没有电刷的电机。那既然没有了电刷，又如何才能让电机持续运转呢？

       原来，无刷电机结构与有刷电机正好相反：

       无刷电机中，换相的工作交由控制器中的控制电路（一般为霍尔传感器+控制器，更先进的技术是磁编码器）来完成。

       有刷电机是磁极定，线圈转；无刷电机则是线圈定，磁极转。无刷电机中，通过霍尔传感器，感知永磁体磁极的位置，再根据这种感知，使用电子线路，适时切换线圈中电流的方向，保证产生正确方向的磁力，来驱动电机。消除了有刷电机的缺点。

       这些电路，就是无刷电机的控制器，还可以实现一些有刷电机不能实现的功能，比如调整电源切换角，制动电机，使电机反转，锁住电机，利用刹车信号，停止给电机供电。现在电瓶车的电子报警锁，就充分利用了这些功能。

       总结对比一下有刷电机与无刷电机：

       1.两种电机的控制都是调压，只是由于无刷直流采用了电子换向，要有数字控制才可以实现，而有刷直流是通过碳刷换向的，利用可控硅等传统模拟电路都可以控制，比较简单。

       2.有刷电机调速过程是调整供电电源的电压高低，通过整流子及电刷的转换，改变电极产生的磁场强弱，达到改变转速的目的，这一过程被称之为变压调速；无刷电机调速过程则是保持供电电源电压不变，改变电调的控制信号，通过微处理器再改变大功率MOS管的开关速率，来实现转速的改变，这一过程被称之为变频调速。

       3.有刷电机结构简单，起动响应速度快，起动扭矩大，变速平稳，速度从零到最大几乎感觉不到振动，起动时可带动更大的负荷。无刷电机起动电阻大(感抗)，所以功率因素小，起动扭矩相对较小，起动时有嗡嗡声，并伴随着强烈震动，起动时带动负荷较小。

       4.有刷电机是通过变压调速，起动和制动平稳，恒速运行时也平稳。无刷电机是数字变频控制，先将交流变成直流，直流再变成交流，通过频率变化控制转速，在起动和制动时运行不平稳，振动大，只有在速度恒定时才会平稳。

       5.得电机的输出功率更大，控制精度更高，控制精度可以达到0.01毫米，几乎可以让运动部件停在任何想要的地方。所有精密机床都是采用有刷电机控制精度。无刷电机由于在起动和制动时不平稳，所以运动部件每次都会停到不同的位置上，必须通过定位销或限位器才可以停在想要的位置上。

       6.由于有刷电机结构简单，生产成本低，生产厂家多，应用也比较广泛，比如工厂、加工机床、精密仪器等，如果电机故障，只需更换碳刷即可，每个碳刷只需要几元，非常便宜。无刷电机技术不成熟，价格较高，应用范围有限，主要应用在恒速设备上，比如变频空调、冰箱等，无刷电机损坏只能更换。

       7.无刷电机去除了电刷，最直接的变化就是没有了有刷电机运转时产生的电火花，这样就极大减少了电火花对遥控无线电设备的干扰。

       8.无刷电机没有了电刷，运转时摩擦力大大减小，运行顺畅，噪音会低许多，这个优点对于模型运行稳定性是一个巨大的支持。

       9.少了电刷，无刷电机的磨损主要是在轴承上了，从机械角度看，无刷电机几乎是一种免维护的电动机了，必要的时候，只需做一些除尘维护即可。

文章来源：工控论坛

2020广州国际工业自动化技术及装备展览会新展期定于2020年8月11-13日在中国进出口商品交易会展馆A区举行。SIAF展会是专业的工业自动化技术展览会，它涵盖了一系列从零部件到整套设备和集成自动化解决方案。本届展会主题： 工业机器人及机器视觉、感应技术、工业测量及仪器仪表、连接技术、智能仓储、物流集成解决方案、电气系统、工业互联网；广州工业自动化展会更多资讯，详情请登陆官网 https://spsg.gymf.com.cn