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　　有刷和無(wú)刷電機(jī)都屬于直流電機(jī)，它們通過(guò)磁場(chǎng)的相互作用將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

　　無(wú)刷電機(jī)，顧名思義，就是不使用電刷將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的電機(jī)。搞清楚“無(wú)刷”一詞之前，最好先了解一下電刷在刷電機(jī)中的功能。

　　有刷電機(jī)/Brushed Motors

　　電刷(在有刷電機(jī)中)將電流連接到一組線圈。通電時(shí)，這些線圈會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)與定子磁體(電動(dòng)機(jī)的固定部分)的固定磁場(chǎng)產(chǎn)生力作用，使電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度。然后電刷為下一組線圈通電，使轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，產(chǎn)生一個(gè)循環(huán)的、旋轉(zhuǎn)的、機(jī)械的循環(huán)，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。線圈的兩端連接到換向器。換向器上有銅片，用于電刷接觸和導(dǎo)電。每一段都與下一段絕緣隔離。這些段被稱為“換向片”。

　　由電機(jī)軸、線圈和換向器組成的組件稱為電樞。

　　通電線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)使電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。相反極性的電流會(huì)使旋轉(zhuǎn)方向反轉(zhuǎn)。運(yùn)行有刷電機(jī)不需要外部電子設(shè)備，只需要直流電源。內(nèi)部(轉(zhuǎn)子上)線圈極性的變化會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部(轉(zhuǎn)子)旋轉(zhuǎn)。

　　-Brushed Motors

　　有刷電機(jī)

　　無(wú)刷電機(jī)/Brushless Motors

　　無(wú)刷電機(jī)沒(méi)有機(jī)械連接來(lái)將電流輸入線圈。相反，需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)器來(lái)激勵(lì)和切換線圈，以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。通常，線圈纏繞在定子中，磁體安裝在轉(zhuǎn)子上。外部(定子)線圈極性的變化導(dǎo)致內(nèi)部(轉(zhuǎn)子)旋轉(zhuǎn)。

　　無(wú)刷定子有兩種常見(jiàn)類型：有槽定子和無(wú)槽定子。在有槽定子中，導(dǎo)線纏繞在定子的齒上。當(dāng)線圈通電時(shí)，齒提供機(jī)械剛度以固定線圈。在無(wú)槽定子中，導(dǎo)線被繞成線圈。然后將線圈壓平并形成圓柱體。然后對(duì)線筒(籃)進(jìn)行涂漆或加熱，以激活電磁線的粘合性能。無(wú)槽定子唯一的機(jī)械剛度是與相鄰導(dǎo)線的附著力。

　　沒(méi)有齒來(lái)固定電導(dǎo)線。無(wú)槽配置允許每單位體積容納更多銅線，從而提高功率密度(每單位體積的輸出功率)。

　　有刷電機(jī)和無(wú)刷電機(jī)有什么區(qū)別?

　　對(duì)于有刷電機(jī)，定子是外殼磁體，轉(zhuǎn)子是線圈。無(wú)刷電機(jī)正好相反—固定磁場(chǎng)是定子線圈，轉(zhuǎn)子是永磁體。

　　在這兩種情況下，這些場(chǎng)的相互作用都會(huì)產(chǎn)生扭矩，致使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，繞組中的電流被切換或換向，以產(chǎn)生連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)。

　　電刷換向裝置通常使用石墨制成的電刷，這些電刷安裝在連接到轉(zhuǎn)子線圈的金屬棒(換向器)上。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電刷將電流從一組線圈傳輸?shù)搅硪唤M線圈。

　　無(wú)刷裝置通過(guò)使用軸位置傳感器將信號(hào)發(fā)送到外部繞組開(kāi)關(guān)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)換向。

　　典型轉(zhuǎn)速

　　電刷裝置在 1,000 RPM 和 10,000 RPM 轉(zhuǎn)速之間連續(xù)工作效果最佳。由于電刷-換向器界面特性的機(jī)制，較高的轉(zhuǎn)速被限制在 10000 RPM 的實(shí)際極限。當(dāng)轉(zhuǎn)子加速時(shí)，電刷開(kāi)始浮在換向器上，造成物理和電氣接觸不良。另一方面，無(wú)刷電機(jī)通�？梢砸愿叩霓D(zhuǎn)速運(yùn)行—它們只受轉(zhuǎn)子的機(jī)械完整性、速度相關(guān)損耗和所用軸承的穩(wěn)定性的限制。

　　產(chǎn)生噪聲

　　有刷電機(jī)的噪聲來(lái)自軸承、電刷和轉(zhuǎn)子不平衡。在無(wú)刷設(shè)計(jì)中，消除了電刷產(chǎn)生的噪聲，因此運(yùn)行更安靜。

　　預(yù)期壽命

　　一般來(lái)說(shuō)，無(wú)刷電機(jī)比有刷電機(jī)使用壽命更長(zhǎng)。有刷電機(jī)的主要限制特征是其電刷和換向器。電刷的典型使用壽命通常為 2,000 至 5,000 運(yùn)行小時(shí)，但不應(yīng)將其視為對(duì)所有應(yīng)用的保證。無(wú)刷裝置的使用壽命通常超過(guò) 10,000 小時(shí)，但是通常受到軸承壽命和環(huán)境條件的限制。

　　成本

　　很多時(shí)候，兩種產(chǎn)品的總生命周期成本可能是它們之間的決定性因素。無(wú)刷電機(jī)需要電子驅(qū)動(dòng)器，而有刷電機(jī)則不需要。

　　電子驅(qū)動(dòng)器的額外成本使得無(wú)刷電機(jī)系統(tǒng)比有刷電機(jī)更昂貴。這兩種類型都需要電源。有刷電機(jī)可以通過(guò)直接電源工作。無(wú)刷電機(jī)需要一個(gè)由電源供電的驅(qū)動(dòng)器。除了電機(jī)成本外，在選擇過(guò)程中還應(yīng)考慮后期維護(hù)成本。

　　以下圖表提供了有刷電機(jī)和無(wú)刷電機(jī)之間的更多對(duì)比：

　　有刷和無(wú)刷電機(jī)技術(shù)都適用于當(dāng)今的運(yùn)動(dòng)控制市場(chǎng)。如何選擇取決于上述因素如何影響設(shè)計(jì)者的目標(biāo)。阿美特克 PITTMAN 應(yīng)用工程師精通這些設(shè)計(jì)考量因素，您可以聯(lián)系我們協(xié)助您進(jìn)行選擇。

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