直流電機分為有刷電機和無刷電機,這里所說的“刷”是指碳刷。那碳刷長什么樣呢?
那直流電機為什么要碳刷呢?有碳刷和沒碳刷有什么不一樣呢?我們接著往下看!
直流有刷電機原理
如圖1所示,這是一個直流有刷電機結構模型圖。兩個固定的異性磁鐵,中間放置一個線圈,線圈兩端分別接在兩個半圓形的銅環(huán)上,銅環(huán)兩端與固定的碳刷相接觸,然后給碳刷兩端分別接上直流電源。
圖1
接上電源以后,電流如圖1中箭頭所示。根據(jù)左手定則,黃色線圈受到垂直向上的電磁力;藍色線圈受到垂直向下的電磁力。電機轉子開始作順時針旋轉,旋轉90度以后,如圖2所示:
圖2
此時,碳刷剛好在兩個銅環(huán)中間空隙處,整個線圈回路沒有電流。但是在慣性的作用下,轉子依然在繼續(xù)旋轉。
圖3
轉子在慣性的作用下轉到上述位置時,線圈電流如圖3所示。根據(jù)左手定則,藍色線圈受到垂直向上的電磁力;黃色線圈受到垂直向下的電磁力。電機轉子繼續(xù)作順時針旋轉,旋轉90度以后,如圖4所示:
圖4
此時,碳刷剛好也在兩個銅環(huán)中間空隙處,整個線圈回路沒有電流。但是在慣性的作用下,轉子依然在繼續(xù)旋轉。然后又重復上述步驟,一直循環(huán)下去。
如圖5所示,這是一個直流無刷電機結構模型圖。它是由定子和轉子兩部分組成,其中轉子上有一對磁極;定子上面繞了有很多組線圈,圖中畫了有6組線圈。
圖5
當我們給定子線圈2、5通入電流,此時線圈2、5會產(chǎn)生磁場,定子相當于一個條形磁鐵,其中2為S(南)極、5為N(北)極。由于同性磁極互相吸引,所以轉子N極會旋轉到線圈2位置,轉子S極會旋轉到線圈5位置,圖6。
圖6
然后我們把定子線圈2、5電流撤掉,再給定子線圈3、6通入電流。此時線圈3、6會產(chǎn)生磁場,定子相當于一個條形磁鐵,其中3為S(南)極、6為N(北)極。由于同性磁極互相吸引,所以轉子N極會旋轉到線圈3位置,轉子S極會旋轉到線圈6位置,圖7。
圖7
同理,再把定子線圈3、6電流撤掉,再給定子線圈4、1通入電流。此時線圈4、1會產(chǎn)生磁場,定子相當于一個條形磁鐵,其中4為S(南)極、1為N(北)極。由于同性磁極互相吸引,所以轉子N極會旋轉到線圈4位置,轉子S極會旋轉到線圈1位置。
至此為止,電機已經(jīng)旋轉半圈....后半圈和前面原理一致,這里不在贅述。我們可以簡單的把直流無刷電機理解成,就像在一頭驢的前面釣一個胡蘿卜,這樣驢就會一直朝著胡蘿卜前進。
那怎么樣才能在不同時刻給不同線圈通入準確的電流呢?這就需要電流換向電路了......在這里就不詳細介紹了。
優(yōu)缺點對比
直流有刷電機:啟動快速、制動及時、調速平穩(wěn)、控制簡單、結構簡單、價格便宜。重點是價格便宜!價格便宜!價格便宜!而且它啟動電流大,在低速時扭矩(旋轉力)大,能帶很重的負荷。
但是由于碳刷和換向片之間存在摩擦,所以直流有刷電機容易產(chǎn)生火花、發(fā)熱、噪音、對外界環(huán)境有電磁干擾,而且效率低、壽命短。因為碳刷屬于損耗品,容易出故障,而且用一段時間需要更換。
直流無刷電機:由于直流無刷電機省去了碳刷,所以噪音小、無需維護、故障率低、使用壽命長,而且運行時間和電壓比較穩(wěn)定,對于無線電的設備干擾要小。但是它的價格貴!價格貴!價格貴!
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原文標題:有刷電機與無刷電機的區(qū)別
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