【儀器儀表商情網(wǎng) 產(chǎn)品應用】隨著對低能耗、高安全性、高可靠性和精確控制的需求不斷提升，工業(yè)自動化的工業(yè)驅(qū)動日趨復雜，需要尖端的電機技術(shù)的支持。本期大講臺將詳細解讀直流有刷電機和直流無刷電機的優(yōu)缺點、設(shè)計要素等相關(guān)內(nèi)容。

有刷DC電機

刷式直流電機是現(xiàn)有歷史最久的電機拓撲之一。它們將固定刷子安裝在定子機座上，摩擦轉(zhuǎn)子上的換向片，而后者又連接至旋轉(zhuǎn)的線圈段。隨著電機旋轉(zhuǎn)，不同轉(zhuǎn)子線圈不斷連接和斷開，這樣轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的凈磁場相對于定子機座就是固定的，且通過定子磁場正確定向，從而產(chǎn)生扭矩。當換向片旋轉(zhuǎn)過刷子時，這些特定轉(zhuǎn)子線圈段的電觸頭將會斷開。由于轉(zhuǎn)子線圈是電感的，而電感器生成高回掃電壓來抵抗電流變化，因此刷子和斷開的換向片之間會產(chǎn)生火花。這些火花會導致很多負面結(jié)果，如電噪聲、效率降低，以及某些情況下的危險操作。此外，刷子必須安裝彈簧來抵抗換向片，以確保電接觸良好。這進一步降低了效率，需要定期維護更換刷子。

盡管有諸多劣勢，但刷式直流電機有一顯著優(yōu)勢：成本。由于控制刷式直流電機相對簡單，因此還廣泛用于系統(tǒng)成本是主要驅(qū)動因素的應用中。在使用永久磁性生成定子磁通的拓撲中，產(chǎn)生的速度/扭矩曲線非常有線性特征。因此，刷式直流電機歷來常用于工業(yè)伺服應用，速度和扭矩分別與所應用的電壓和電流成正比。但是，半導體器件的跌價使得電源轉(zhuǎn)換和控制的成本降低。因此，許多直流電機被交流電機所取代，后者帶來了效率和可靠性提高等優(yōu)勢。

刷式直流電機的主題多種多樣，如直流并聯(lián)電機和通用電機，兩者都使用定子線圈代替永久磁性。在直流并聯(lián)電機中，定子線圈與轉(zhuǎn)子電路并聯(lián);而在通用電機中，定子線圈與轉(zhuǎn)子串聯(lián)。通用電機在家電應用中尤其常用，因為它具有高啟動扭矩，可以高速運行。只需添加串聯(lián)晶閘管并進行交流相位控制，便可輕松對通用電機進行速度控制。但是，刷子/換向器結(jié)構(gòu)常見于這些電機類型，因此它們具有標準 PM 刷式直流電機相同的劣勢。

無刷直流電機 (BLDC)

無刷直流(BLDC)電機可以想像成與刷式直流電機截然相反，其中永久磁性在轉(zhuǎn)子上，而繞線在定子上。因此，該電機沒有刷子和換向器，消除了與刷式直流電機產(chǎn)生火花相關(guān)的劣勢。

圖題：無刷直流電機 (BLDC)