简述BLDC电机的优点和用途以及和DC电机的区别

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描述

BLDC电机(无刷直流电机)是一种旋转的电机,转子中有永磁体,绕组是定子的一部分。无刷直流电机将有刷直流电动机上的机械换向器替换为电动换向器,由直流电源通过集成的逆变器/开关电源供电,产生交流电信号来驱动电机。BLDC电机具有很高的效率以及良好的操作性,广泛用于各种传动行业,并期待它所带来低耗电量。

 

DC电机(有刷电机)

在磁场中放置线圈,通过流动的电流,线圈会被一侧的磁极排斥,同时被另一侧磁极所吸引,在这种作用下不断旋转。在旋转过程中通向线圈中的电流反向流动,使其持续旋转,电机中换向器部分是靠电刷供电的,电刷的位置在换向器上方,随着旋转不断移动。通过改变电刷的位置,可使电流方向发生变化,换向器和电刷是DC电机的旋转所不可或缺的结构。

 

BLDC电机

BLDC电机中的“BrushLess”意为“无刷”,就是DC电机(有刷电机)中的电刷没有了。电刷在DC电机(有刷电机)里扮演的角色是通过换向器向转子里的线圈通电。BLDC电机采用永磁体来做转子,转子里是没有线圈的,由于转子里没有线圈,所以不需要用于通电的换向器和电刷,取而代之的是作为定子的线圈。

DC电机(有刷电机)被固定的永磁体所制造出的磁场是不会动的,通过控制线圈(转子)产生的磁场来旋转,通过改变电压来改变旋转数。BLDC电机的转子是永磁体,通过改变周围的线圈所产生的磁场的方向使转子旋转,通过控制通向线圈的电流方向和大小来控制转子的旋转。

BLDC电机的优点

BLDC电机的定子上有三个以上线圈,每个线圈有两根电线,电机中共有至少六根引出线。实际上,由于是内部接线,通常只需要三根线,但还是比先前所说的DC电机(有刷电机)要多出一根,靠连接电池的正负极是不会动的。高效率,可以控制回旋力(扭矩)始终保持最大值,DC电机(有刷电机)旋转过程中最大扭矩只能保持一个瞬间,无法始终保持最大值。若DC电机(有刷电机)想要得到和BLDC电机一样大的扭矩,只能加大它的磁铁,这就是为什么小型BLDC电机也能发出强大力量的原因。良好的控制性,BLDC电机可以丝毫不差的得到你所想要的扭矩、旋转数等,BLDC电机可以精确地反馈目标旋转数、扭矩等,通过精确的控制可以抑制电机的发热和电力的消耗。若是电池驱动,则能通过周密的控制,延长驱动时间。耐用,电气噪音小,DC电机(有刷电机)由于电刷和换向器之间的接触,长时间使用会有损耗,接触的部分还会产生火花,尤其是换向器的缝隙碰到电刷时会出现巨大的火花和噪音。若不希望使用过程中产生噪音,会考虑采用BLDC电机。

BLDC电机的用途

高效率、多样操控、寿命长的BLDC电机一般会用在哪些地方呢?往往被用于能够发挥其高效率、寿命长的特点,被连续使用的产品中。例如:家电,最近电风扇中也开始采用BLDC电机,并成功促使消耗电力大幅度下降,因为效率高才让消耗电力下降。通过变更控制系统,实现了旋转数的大幅度上升。吸尘机体现了BLDC电机的良好控制性。作为重要存储介质的硬盘,其旋转部分也采用了BLDC电机。由于它是需要长时间运转的电机,耐用性很重要。它还有极力抑制电力消耗的用途,高效率也和电力的低消耗有关。

结论

无刷电机比有刷直流电机具有许多优点,包括高扭矩重量比、扭矩更大(效率更高)、可靠性更高、噪音更低、寿命更长(无刷和换向器腐蚀)、消除换向器产生的电离火花,全面降低电磁干扰。由于绕组由外壳支撑,因此可以通过传导进行冷却,无需电机内部气流进行冷却,这反过来意味着电机的内部可以完全封闭,防止灰尘或其他异物进入。BLDC电机将会在小型机器人,在力量控制方面,BLDC电机更合适,若采用步进电机,像机器人手腕这样的构造要固定在某个位置需要提供相当大的电流,BLDC电机,则能配合外力只提供所需的电力,从而抑制电力的消耗。BLDC电机还适用于无人机中,尤其是多轴机架的无人机,由于它是通过改变螺旋桨的旋转数来控制飞行姿态的,因此能够精密控制旋转的BLDC电机很有优势。

编辑:jq

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