無(wú)刷直流電機(jī)是什么？它有什么特點(diǎn)？

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一、無(wú)刷直流電機(jī)

無(wú)刷直流電機(jī)由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。 無(wú)刷電機(jī)是指無(wú)電刷和換向器(或集電環(huán))的電機(jī)，又稱無(wú)換向器電機(jī)。早在十九紀(jì)誕生電機(jī)的時(shí)候，產(chǎn)生的實(shí)用性電機(jī)就是無(wú)刷形式，即交流鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，這種電動(dòng)機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用。但是，異步電動(dòng)機(jī)有許多無(wú)法克服的缺陷，以致電機(jī)技術(shù)發(fā)展緩慢。上世紀(jì)中葉誕生了晶體管，因而采用晶體管換向電路代替電刷與換向器的直流無(wú)刷電機(jī)就應(yīng)運(yùn)而生了。這種新型無(wú)刷電機(jī)稱為電子換向式直流電機(jī)，它克服了第一代無(wú)刷電機(jī)的缺陷。

電源部可以直接以直流電輸入(一般為24v)或以交流電輸入(110v/220 v)，如果輸入是交流電就得先經(jīng)轉(zhuǎn)換器(converter)轉(zhuǎn)成直流。不論是直流電輸入或交流電輸入要轉(zhuǎn)入電機(jī)線圈前須先將直流電壓由換流器(inverter)轉(zhuǎn)成3相電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。換流器(inverter)一般由6個(gè)功率晶體管(q1～q6)分為上臂(q1、q3、q5)/下臂(q2、q4、q6)連接電機(jī)作為控制流經(jīng)電機(jī)線圈的開(kāi)關(guān)?？刂撇縿t提供pwm(脈沖寬度調(diào)制)決定功率晶體管開(kāi)關(guān)頻度及換流器(inverter)換相的時(shí)機(jī)。直流無(wú)刷電機(jī)一般希望使用在當(dāng)負(fù)載變動(dòng)時(shí)速度可以穩(wěn)定于設(shè)定值而不會(huì)變動(dòng)太大的速度控制，所以電機(jī)內(nèi)部裝有能感應(yīng)磁場(chǎng)的霍爾傳感器(hall-sensor)，做為速度之閉回路控制，同時(shí)也做為相序控制的依據(jù)。但這只是用來(lái)做為速度控制并不能拿來(lái)做為定位控制。

二、無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)

1.高效率

由于無(wú)刷電機(jī)的換向是由微處理器控制，而不是機(jī)械刷子，因此摩擦損失和電能轉(zhuǎn)化成熱能的機(jī)械損失都減小了很多，使得無(wú)刷電機(jī)的效率得到了大幅提升。

2.低噪音

相比于有刷電機(jī)，無(wú)刷電機(jī)的噪音產(chǎn)生很少，主要原因是無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子不需要與機(jī)械刷子接觸，從而減少了機(jī)械摩擦和振動(dòng)，使得運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的噪音大大降低。

3.壽命長(zhǎng)

無(wú)刷電機(jī)的維護(hù)周期相對(duì)于有刷電機(jī)來(lái)說(shuō)更長(zhǎng)，因?yàn)闊o(wú)刷電機(jī)沒(méi)有刷子這個(gè)易損件，維護(hù)成本更低。同時(shí)，無(wú)刷電機(jī)的電子換向技術(shù)，使得電機(jī)的轉(zhuǎn)子與磁極之間的空氣隙減小，提高了運(yùn)行的穩(wěn)定性和壽命。

4.高精度

無(wú)刷電機(jī)具有更高的驅(qū)動(dòng)精度，這是由于其電子方案的高精度，在小速度控制和轉(zhuǎn)矩控制方面具有更高的穩(wěn)定性。因此，在很多需要高精度的場(chǎng)合(例如機(jī)器人、醫(yī)療設(shè)備、高精度測(cè)量?jī)x器)中，無(wú)刷電機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

三、無(wú)刷操作的優(yōu)點(diǎn)

傳統(tǒng)電機(jī)的電刷向轉(zhuǎn)子繞組傳輸功率，當(dāng)通電時(shí)，轉(zhuǎn)入固定磁場(chǎng)。靜止的刷子與旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子上的旋轉(zhuǎn)金厘觸點(diǎn)之間的摩察會(huì)號(hào)致磨損。另外，由于電刷與金屬接觸不良和電列放電，可能會(huì)損失電力。

由于BLDC電機(jī)無(wú)需使用電劇，而是使用“電子換向器”通過(guò)消除這種磨損和功率損耗，電機(jī)的可靠性和效率得到了提高。此外，無(wú)劇直流電機(jī)與有刷直流電機(jī)和感應(yīng)電機(jī)相比具有更多的優(yōu)點(diǎn)，包括更好的速度與扭短特性:更快的動(dòng)態(tài)響應(yīng):無(wú)聲操作，和更高的速度范圍。

此外，相對(duì)于電機(jī)尺寸而言，所提供的扭矩比率更高，使其成為潛如洗衣機(jī)和電動(dòng)汽車等應(yīng)用的理想選擇，因?yàn)檫@些應(yīng)用票要高功率，但緊湊和輕便是關(guān)鍵因素。(但是，應(yīng)該注意的是，電刷式直流電機(jī)確實(shí)具有較高的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。)

由于定子和轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場(chǎng)以相同的頻率旋轉(zhuǎn)，所以BLDC電機(jī)被稱為“同步“類型，這種安排的一個(gè)好處是BLDC電機(jī)不會(huì)遇到感應(yīng)電機(jī)典型的“滑動(dòng)”現(xiàn)象。

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