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為什么電動工具一般都用有刷電機,用無刷電機不行嗎

時間:2023/3/7閱讀:1115
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為什么電動工具(比如手電鉆、角磨機等)一般都用有刷電機,而不是無刷電機?要想搞明白,這個還真是用一兩句話講不清楚。



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直流電機分為有刷電機和無刷電機,這里所說的“刷"是指碳刷。那碳刷長什么樣呢?

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那直流電機為什么要碳刷呢?有碳刷和沒碳刷有什么不一樣呢?我們接著往下看!

直流有刷電機原理


如圖1所示,這是一個直流有刷電機結(jié)構(gòu)模型圖。兩個固定的異性磁鐵,中間放置一個線圈,線圈兩端分別接在兩個半圓形的銅環(huán)上,銅環(huán)兩端與固定的碳刷相接觸,然后給碳刷兩端分別接上直流電源。

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圖1

接上電源以后,電流如圖1中箭頭所示。根據(jù)左手定則,黃色線圈受到垂直向上的電磁力;藍色線圈受到垂直向下的電磁力。電機轉(zhuǎn)子開始作順時針旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)90度以后,如圖2所示:

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圖2

此時,碳刷剛好在兩個銅環(huán)中間空隙處,整個線圈回路沒有電流。但是在慣性的作用下,轉(zhuǎn)子依然在繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。

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圖3

轉(zhuǎn)子在慣性的作用下轉(zhuǎn)到上述位置時,線圈電流如圖3所示。根據(jù)左手定則,藍色線圈受到垂直向上的電磁力;黃色線圈受到垂直向下的電磁力。電機轉(zhuǎn)子繼續(xù)作順時針旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)90度以后,如圖4所示:

此時,碳刷剛好也在兩個銅環(huán)中間空隙處,整個線圈回路沒有電流。但是在慣性的作用下,轉(zhuǎn)子依然在繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。然后又重復(fù)上述步驟,一直循環(huán)下去。

直流無刷電機


如圖5所示,這是一個直流無刷電機結(jié)構(gòu)模型圖。它是由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成,其中轉(zhuǎn)子上有一對磁極;定子上面繞了有很多組線圈,圖中畫了有6組線圈。

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圖5

當(dāng)我們給定子線圈2、5通入電流,此時線圈2、5會產(chǎn)生磁場,定子相當(dāng)于一個條形磁鐵,其中2為S(南)極、5為N(北)極。由于同性磁極互相吸引,所以轉(zhuǎn)子N極會旋轉(zhuǎn)到線圈2位置,轉(zhuǎn)子S極會旋轉(zhuǎn)到線圈5位置,圖6。

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圖6

然后我們把定子線圈2、5電流撤掉,再給定子線圈3、6通入電流。此時線圈3、6會產(chǎn)生磁場,定子相當(dāng)于一個條形磁鐵,其中3為S(南)極、6為N(北)極。由于同性磁極互相吸引,所以轉(zhuǎn)子N極會旋轉(zhuǎn)到線圈3位置,轉(zhuǎn)子S極會旋轉(zhuǎn)到線圈6位置,圖7。

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圖7

同理,再把定子線圈3、6電流撤掉,再給定子線圈4、1通入電流。此時線圈4、1會產(chǎn)生磁場,定子相當(dāng)于一個條形磁鐵,其中4為S(南)極、1為N(北)極。由于異性磁極互相吸引,所以轉(zhuǎn)子N極會旋轉(zhuǎn)到線圈4位置,轉(zhuǎn)子S極會旋轉(zhuǎn)到線圈1位置。

至此為止,電機已經(jīng)旋轉(zhuǎn)半圈....后半圈和前面原理一致,這里不在贅述。我們可以簡單的把直流無刷電機理解成,就像在一頭驢的前面釣一個胡蘿卜,這樣驢就會一直朝著胡蘿卜前進。

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那怎么樣才能在不同時刻給不同線圈通入準確的電流呢?這就需要電流換向電路了......在這里就不詳細介紹了。

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優(yōu)缺點對比


直流有刷電機:啟動快速、制動及時、調(diào)速平穩(wěn)、控制簡單、結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜。重點是價格便宜!價格便宜!價格便宜!而且它啟動電流大,在低速時扭矩(旋轉(zhuǎn)力)大,能帶很重的負荷。

但是由于碳刷和換向片之間存在摩擦,所以直流有刷電機容易產(chǎn)生火花、發(fā)熱、噪音、對外界環(huán)境有電磁干擾,而且效率低、壽命短。因為碳刷屬于損耗品,容易出故障,而且用一段時間需要更換。

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直流無刷電機:由于直流無刷電機省去了碳刷,所以噪音小、無需維護、故障率低、使用壽命長,而且運行時間和電壓比較穩(wěn)定,對于無線電的設(shè)備干擾要小。但是它的價格貴!價格貴!價格貴!

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暑期沖刺班


電動工具是生活中非常常用的工具,品牌種類非常很多、競爭激烈,大家對價格很敏感。而且電動工具它需要需要帶很重的負荷,必須要很大的啟動轉(zhuǎn)矩,比如手電鉆、沖擊鉆。否則在鉆孔時,電機很容易因為鉆頭卡住而無法運轉(zhuǎn)。

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試想一下,有刷直流電機價格低、啟動轉(zhuǎn)矩大、能帶重負荷;無刷電機雖然故障率低,壽命長,但是價格貴,啟動轉(zhuǎn)矩遠不如有刷電機。如果讓你選,你會怎么選,我想答案不言而喻。



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