【中國(guó)傳動(dòng)網(wǎng) 行業(yè)動(dòng)態(tài)】 隨著電力電子的開(kāi)展和新式永磁材料的呈現(xiàn)，無(wú)刷直流電機(jī)得到了迅速開(kāi)展，無(wú)刷直流電機(jī)經(jīng)過(guò)電子器件完成了電機(jī)的換相，取代了傳統(tǒng)的機(jī)械電刷和換相器。其由電動(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。電動(dòng)機(jī)的定子繞組多做成三相對(duì)稱星形接法，同三相異步電動(dòng)機(jī)十分相似。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的極性，在電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝有方位傳感器。

驅(qū)動(dòng)器由功率電子器件和集成電路等構(gòu)成，其功用是：承受電動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)、中止、制動(dòng)信號(hào)，以操控電動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)、中止和制動(dòng);承受方位傳感器信號(hào)和正反轉(zhuǎn)信號(hào)，用來(lái)操控逆變橋各功率管的通斷，發(fā)作連續(xù)轉(zhuǎn)矩;承受速度指令和速度反應(yīng)信號(hào)，用來(lái)操控和調(diào)整轉(zhuǎn)速;供給維護(hù)和顯示等。無(wú)刷電機(jī)憑仗噪聲低、壽命長(zhǎng)、轉(zhuǎn)速高、體積小、動(dòng)態(tài)功用好、輸出力矩大、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔等特色，在醫(yī)療機(jī)械、工業(yè)操控、消費(fèi)電子、電動(dòng)工具、電動(dòng)車(chē)等范疇廣泛使用。

無(wú)刷電機(jī)的作業(yè)原理

MCU經(jīng)過(guò)裝備寄存器輸出六路PWM僅僅操控信號(hào)，其最高電壓也只要5V，不能直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，而是經(jīng)過(guò)操控功率管的開(kāi)關(guān)來(lái)使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)電路一般是由多個(gè)MOSFET組成的驅(qū)動(dòng)橋和電機(jī)驅(qū)動(dòng)橋功率管構(gòu)成。無(wú)刷電機(jī)的換向是換相是依托轉(zhuǎn)子方位的檢測(cè)進(jìn)行的，其間有感驅(qū)動(dòng)方法是使用霍爾傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)子方位的，無(wú)感驅(qū)動(dòng)方法是經(jīng)過(guò)檢測(cè)和核算無(wú)刷電機(jī)滾動(dòng)進(jìn)程中的電流、電壓等參數(shù)改變，估測(cè)轉(zhuǎn)子方位，進(jìn)而進(jìn)行換相的。

1、換向原理

無(wú)刷電機(jī)內(nèi)部裝置有霍爾傳感器，其可以依據(jù)轉(zhuǎn)子不同方位時(shí)的不同磁場(chǎng)方向散布狀況，而給出1或0的輸出信號(hào)，三個(gè)傳感器均勻裝置，在360度的電視點(diǎn)上發(fā)作6次翻轉(zhuǎn)電平，每次相差60度電視點(diǎn)，依據(jù)三個(gè)傳感器的信號(hào)編碼測(cè)出轉(zhuǎn)子的方位，這就是常用的有感驅(qū)動(dòng)方法。別的，無(wú)感驅(qū)動(dòng)方法是經(jīng)過(guò)檢測(cè)和核算無(wú)刷電機(jī)滾動(dòng)進(jìn)程中的電流、電壓等參數(shù)改變，估測(cè)轉(zhuǎn)子方位，進(jìn)而進(jìn)行換相的。

2、驅(qū)動(dòng)電路作業(yè)原理

Q1到Q6為功率場(chǎng)效應(yīng)管，當(dāng)需求AB相導(dǎo)通時(shí)，只需求打開(kāi)Q1，Q4管，而使其他管堅(jiān)持截止。此刻，電流的流經(jīng)途徑為：正極→Q1→線圈A→繞組B→Q4→負(fù)極。MCU給Q1的柵極是PWM信號(hào)，而給Q4的柵極是常開(kāi)信號(hào)，這樣你就可以經(jīng)過(guò)操控Q1輸入端的PWM信號(hào)占空比來(lái)操控驅(qū)動(dòng)電機(jī)的有用電壓。其他五步換導(dǎo)游通也是這樣。

無(wú)刷電機(jī)和有刷電機(jī)的對(duì)比如下所示：

有刷電機(jī)缺點(diǎn)

(1)摩擦大，損耗大

老模友們?cè)谝郧巴嬗兴㈦姍C(jī)的時(shí)候都碰到這個(gè)問(wèn)題，那就是使用電機(jī)一段時(shí)間以后，需要打開(kāi)電機(jī)來(lái)清理電機(jī)的碳刷，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，維護(hù)強(qiáng)度不亞于來(lái)一次家庭大掃除。

(2)發(fā)熱大，壽命短

由于有刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)原因，電刷和換向器的接觸電阻很大，造成電機(jī)整體電阻較大，容易發(fā)熱，而永磁體是熱敏元件，如果溫度太高的話，磁鋼是會(huì)退磁的，使電機(jī)性能下降，影響有刷電機(jī)的壽命。

(3)效率低，輸出功率小

上面說(shuō)到的有刷電機(jī)發(fā)熱問(wèn)題，很大程度是因?yàn)殡娏髯龉υ陔姍C(jī)內(nèi)部電阻上了，所以電能有很大程度轉(zhuǎn)化為了熱能，所以有刷電機(jī)的輸出功率不大，效率也不高。

無(wú)刷電機(jī)優(yōu)點(diǎn)

(1)無(wú)電刷、低干擾

無(wú)刷電機(jī)去除了電刷，最直接的變化就是沒(méi)有了有刷電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的電火花，這樣就極大減少了電火花對(duì)遙控?zé)o線電設(shè)備的干擾。

(2)噪音低，運(yùn)轉(zhuǎn)順暢

無(wú)刷電機(jī)沒(méi)有了電刷，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)摩擦力大大減小，運(yùn)行順暢，噪音會(huì)低許多，這個(gè)優(yōu)點(diǎn)對(duì)于模型運(yùn)行穩(wěn)定性是一個(gè)巨大的支持。

(3)壽命長(zhǎng)，低維護(hù)成本

少了電刷，無(wú)刷電機(jī)的磨損主要是在軸承上了，從機(jī)械角度看，無(wú)刷電機(jī)幾乎是一種免維護(hù)的電動(dòng)機(jī)了，必要的時(shí)候，只需做一些除塵維護(hù)即可。上下一比較，就知道無(wú)刷電機(jī)相對(duì)于有刷電機(jī)的優(yōu)勢(shì)在哪里了，但是萬(wàn)事都不是絕對(duì)的，有刷電機(jī)低速扭力性能優(yōu)異、轉(zhuǎn)矩大等性能特點(diǎn)是無(wú)刷電機(jī)不可替代的，不過(guò)就無(wú)刷電機(jī)的使用方便性來(lái)看，隨著無(wú)刷控制器的成本下降趨勢(shì)和國(guó)內(nèi)外無(wú)刷技術(shù)的發(fā)展與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，無(wú)刷動(dòng)力系統(tǒng)正在高速的發(fā)展與普及階段，這也極大促進(jìn)了模型運(yùn)動(dòng)的發(fā)展。

其他區(qū)別

(1)適用范圍：無(wú)刷電機(jī)：通常被使用在控制要求比較高，轉(zhuǎn)速比較高的設(shè)備上，如航模，精密儀器儀表等對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制嚴(yán)格，轉(zhuǎn)速達(dá)到很高的設(shè)備上。碳刷電機(jī)：通常動(dòng)力設(shè)備使用的都是有刷電機(jī)，如吹風(fēng)機(jī)、工廠的電動(dòng)機(jī)、家用的抽油煙機(jī)等等，另外串激電機(jī)的轉(zhuǎn)速也能達(dá)到很高，但是由于碳刷的磨損，使用壽命不如無(wú)刷電機(jī)。

(2)使用壽命：無(wú)刷電機(jī)：通常使用壽命在幾萬(wàn)小時(shí)這個(gè)數(shù)量級(jí)，但是由于軸承的不同無(wú)刷電機(jī)使用壽命也有很大不同。碳刷電機(jī)：通常有刷電機(jī)的連續(xù)工作壽命在幾百到1千多個(gè)小時(shí)，到達(dá)使用極限就需要更換碳刷，不然很容易造成軸承的磨損。

(3)使用效果：無(wú)刷電機(jī)：通常是數(shù)字變頻控制，可控性強(qiáng)，從每分鐘幾轉(zhuǎn)，到每分鐘幾萬(wàn)轉(zhuǎn)都可以很容易實(shí)現(xiàn)。碳刷電機(jī)：舊碳刷電機(jī)一般啟動(dòng)以后工作轉(zhuǎn)速恒定，調(diào)速不是很容易，串激電機(jī)也能達(dá)到20000轉(zhuǎn)/分，但是使用壽命會(huì)比較短。

(4)節(jié)能方面：相對(duì)而言，無(wú)刷電機(jī)采用變頻技術(shù)控制的會(huì)比串激電機(jī)節(jié)能很多，最典型的就是變頻空調(diào)和冰箱。

(5)日后維修方面：碳刷電機(jī)需要更換碳刷，如果更換不及時(shí)會(huì)造成電機(jī)的損壞，而無(wú)刷電機(jī)，使用壽命很長(zhǎng)，通常是有刷電機(jī)的10倍以上，但是壞了就需要更換電機(jī)，但日常維護(hù)基本不需要。

(6)噪音方面與是否是有刷電機(jī)無(wú)關(guān)，主要是看軸承和電機(jī)內(nèi)部組件的配合情況。

(7)模型無(wú)刷電機(jī)的參數(shù)指標(biāo)，除了外形尺寸(外徑、長(zhǎng)度、軸徑等)、重量、電壓范圍、空載電流、最大電流等參數(shù)外，還少不了一個(gè)重要指標(biāo)KV值，這個(gè)數(shù)值是無(wú)刷電機(jī)獨(dú)有的一個(gè)性能參數(shù)，是判斷無(wú)刷電機(jī)性能特點(diǎn)的一個(gè)重要數(shù)據(jù)。