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直流無(wú)刷電機和無(wú)刷直流電機信息智能網(wǎng)

無(wú)人機及機器人領(lǐng)域為何廣泛采用無(wú)刷直流電機
2024-06-14

          直流電機的大多數結構形式都是基于磁力的使用方式設計的,它們包含許多內部機構,一部分是是電子的,另一部分是機電的。傳統直流電機的一個(gè)特點(diǎn)是換向器,其功能是交替電流的方向。無(wú)刷直流電機代表了傳統直流電動(dòng)機的一種改進(jìn)形式,它的功率更大,沒(méi)有滑動(dòng)觸點(diǎn),使用壽命更長(cháng),更適合于許多應用領(lǐng)域。 越來(lái)越多的使用交流或交流電機,這是另一類(lèi)電機的成員和巨大的競爭,直流電機仍然是非常重要,由于它們的特殊性,特別是速度和扭矩可以在很寬的范圍內精確控制,因此,它們廣泛應用于工業(yè)領(lǐng)域。 傳統直流電機的設計是基于簡(jiǎn)單的結構和相對較少的元件,主要支撐元件是定子和轉子,定子是一個(gè)不可移動(dòng)的固定部件,由電磁鐵或永磁體組成(通常是小部件)。轉子,安裝在定子內部,這是一個(gè)旋轉部件。傳統的直流電機也是基于電磁鐵原理,定子和轉子組成的直流電機被稱(chēng)為內轉子電機,相反的結構被稱(chēng)為外轉子電機。轉子的繞組通過(guò)換向器連接,它是一個(gè)極性變換器,以電刷的形式連接由導電材料制成的滑動(dòng)觸點(diǎn)。電刷常用材料包括石墨和富含銅和銀金屬的混合體。 在運行中,電刷觸點(diǎn)對直流電機的功能具有決定性的重要性,這是因為當直流電流過(guò)轉子的繞組或轉子本身時(shí),它就會(huì )電磁化,并根據定子的特性產(chǎn)生磁力,由于同極相斥,相反極相吸引,這就產(chǎn)生了轉子的旋轉,在原則上很快就會(huì )消失。因此,為了保持連續旋轉,電流的方向必須周期性的反轉,直流電機的換向器由電刷組成,是負責極性規則反轉的部件。 此外,電刷式直流電機的結構根據定子繞組和定子繞組的連接方式而變化,在串繞電機中,磁場(chǎng)繞組和轉子繞組是串聯(lián)的,一個(gè)接一個(gè)地連接在一起,這就為交流反饋奠定了基礎。對應的是并聯(lián)或并聯(lián)電機,其中兩個(gè)線(xiàn)圈并聯(lián)連接,復合電機是串并聯(lián)設計的組合,根據其尺寸,該類(lèi)型支持多種操作行為,并顯示兩種類(lèi)型的結構的優(yōu)點(diǎn)。 與無(wú)刷直流電機相競爭的設計是無(wú)刷直流電機或簡(jiǎn)稱(chēng)無(wú)刷直流電機,顧名思義,這種設計在一個(gè)重要方面不同于經(jīng)典的結構-它不包含機械滑動(dòng)接觸或電刷。機械換向器的作用由一個(gè)電子電源電路接管,該電路在傳感器的幫助下跟蹤轉子的位置,表現為電子換向器的一種形式。例如,通過(guò)集成控制算法,在許多應用中可以在沒(méi)有傳感器的情況下執行換向器功能。 因此,無(wú)刷直流電機的結構可以與無(wú)阻尼同步電動(dòng)機的結構相比較,但具有更靈活的控制可能性;此外,由于加入了逆變電路,無(wú)刷直流電機可以用直流電供電。無(wú)刷直流電機,或者更確切地說(shuō)是集成定子的磁線(xiàn)圈,通常是三相結構。由于這兩種結構的性能特點(diǎn)有著(zhù)根本的不同,因此必須對采用電刷還是無(wú)刷直流電機作出基本的選擇。 考慮電刷和無(wú)刷換向器系統的影響和它們之間的區別,特別是直流電機的使用壽命,由于滑動(dòng)觸點(diǎn)或電刷是機械操作的物理部件,因此它們經(jīng)常磨損,因此,它們的使用壽命是有限的,高轉速也會(huì )對電刷的使用壽命產(chǎn)生重大影響。另一方面,無(wú)刷直流電機的使用壽命僅受其內部集成的滾珠軸承的限制,在相對可靠的程度上進(jìn)行運行。由于沒(méi)有機械摩擦,換向器上不會(huì )形成火花,從而防止電刷起火的危險。電刷還具有在特定環(huán)境條件下限制使用的效果。例如,在高真空應用中,只能考慮無(wú)刷直流電機。 與電刷電機相比,無(wú)刷直流電動(dòng)機在性能上有許多優(yōu)點(diǎn),它們可能根據應用而變化,并以不同的方式表現出來(lái),但作為一個(gè)規則,它們包括更高的起動(dòng)轉矩、最大精度的控制器,而且更能抵抗負載波動(dòng)和更高的轉速。電刷結構提供了幾個(gè)操作優(yōu)勢-設置轉子的運動(dòng),所有需要的是提供一個(gè)電壓到兩個(gè)接觸。能如此容易地投入運行的電動(dòng)機種類(lèi)不多。相比之下,無(wú)刷直流電機不需要電子換向器系統,其啟動(dòng)操作要復雜得多。還必須考慮到價(jià)格因素,因為上述電子模塊以及經(jīng)常納入無(wú)刷直流電機的傳感系統往往成本更高。 由于無(wú)刷直流電動(dòng)機的諸多性能優(yōu)勢,其應用范圍不斷擴大,在眾多的工業(yè)領(lǐng)域中,無(wú)刷電機已經(jīng)取代了傳統的設計,出現了許多新興行業(yè)和子領(lǐng)域。特別是,它們的轉速和扭矩相對簡(jiǎn)單,加上它們的精確調節和高動(dòng)態(tài)性,具有集成永磁的直流電機在需要非常精確的控制和低轉矩的應用中被發(fā)現,例如在機器人和無(wú)人機領(lǐng)域,無(wú)刷直流電機在模型飛機和無(wú)人機用戶(hù)中非常受歡迎,主要方面原因是性能和重量之間的關(guān)系以及較大的結構尺寸設計范圍,緊湊型無(wú)刷直流電機已經(jīng)使更輕的無(wú)人機模型成為可能。   (責任編輯:fqj)                                          

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