有刷永磁直流电动机

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有刷电机,BDC电机(BrushDC Motor),顾名思义就是有刷子的电动机,这把刷子,就是电刷。

区别于无刷电机,电刷是用来引入或引出电压和电流的。有刷电机是所有电机的基础,它具有启动快、制动及时、可在大范围内平滑地调速、控制电路相对简单等特点。

结构

定子(Stator)

就是不转的部分,通常固定了两块磁铁

转子(Rotor)

转动的部分,通常为由漆包线绕硅片或者铁片,绕制而成的线圈

刷子(Brushes)

电刷,通常由弹簧片和碳头制作,故又称为碳刷。电刷与换向器接触, 用来引入或引出电压和电流

换向器(Commutator)

与电刷接触, 转向器就是将各组线圈的两个电源输入端,依次排成一个环,相互之间用绝缘材料分隔,组成一个象圆柱体的东西,与电机轴连成一体

磁体(Magnet)

两块磁铁,一块南极性,一块北极性

绕组(Windings)

漆包线绕硅片或者铁片,绕制而成的线圈。一条漆包线绕制一个线圈成为一个绕组,如图电机有三个绕组

原理

 有刷电机采用机械换向,磁极不动,线圈旋转。电机工作时,线圈和换向器旋转,线圈电流方向的交替变化是随电机转动的换相器和电刷来完成的。

随着电机转动,不同时刻给不同线圈或同一个线圈的不同的两极通电,使得线圈产生磁场的N-S极与最靠近的磁铁定子的N-S极有一个适合的角度差,磁场异性相吸、同性相斥,产生力量,推动电机转动。

优缺点

优点

1、结构简单

  结构简单,生产加工容易,维修方便,容易控制;直流电机还具有响应快速、较大的起动转矩、从零转速至额定转速具备可提供额定转矩的性能。

2、运行平稳,起、制动效果好

  通过调压调速,所以起动和制动平稳,恒速运行时也平稳。

3、控制精度高

  有刷电机通常和减速箱、译码器一起使用,使的电机的输出功率更大,控制精度更高,控制精度可以达到0.01毫米,几乎可以让运动部件停在任何想要的地方。所有精密机床都是采用直流电机控制精度。

缺点

  a、电刷和换向器之间有摩擦,造成效率降低、噪音增加、容易发热,有刷电机的寿命要比无刷短几倍。

  b、维护麻烦,为保证能正常使用与效率,需要不停的换电刷。

  c、因为电阻大,效率低、输出功率少。

  d、电刷和换向器摩擦会引起火花,干扰大。

e、由于换向器存在,限制了转子惯量的进一步下降,影响了动态性能。所以在模界主要应用于速度较慢和对震动不敏感的车模、船模上面,航模很少采用有刷电机。

三大类永磁电机

永磁有刷直流 (Permanent Magnet Brushed DC ,PMDC)电机是世界上最常见的BDC电机。这类电机使用永磁体产生定子磁场。

PMDC电机通常用在包括分马力电动机在内的应用中,这是因为永磁体比绕组定子具有更高的成本效益。PMDC电机的缺点是永磁体的磁性会随着时间的推移逐渐衰退。 某些PMDC电机的永磁体上还绕有绕组,以防止磁性丢失的情况发生。

PMDC电机的性能曲线 (电压与速度关系曲线)的线性非常好。电流与转矩成线性关系。由于定子磁场是恒定的,所以这类电机对电压变化的响应非常快。

这三大类永磁电机的主要区别在于定子(磁铁)的种类不同,因此导致制造成本以及用途也有所不同。

稀土永磁直流电动机

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