有两种类型的直流电机-有刷和无刷。它们都是直流永磁电机,因为它们都使用分段式永磁转子。这些电机通常用于速度控制应用。
一、有刷直流电机和无刷直流电机
一个使用刷子,一个不使用。有刷直流电机也称为自换向直流电机。它的设计和结构允许它在没有驱动电路的情况下运行,我将在后面介绍。无刷直流电机不能自换向,因此需要一个驱动电路,该电路使用晶体管将电流引导至电机的不同绕组线圈。
二、两者不同的设计与运营
电机按顺序为其定子中的一组电磁铁通电,以通过其永磁转子产生旋转。定子上的北极会吸引电机上的南极。这是所有永磁直流电机的运行原理。他们这样做的方式是不同的。
要理解为什么这些电机会像它们那样运行,需要了解它的设计。
以下是有刷电机和无刷电机的内部结构。在下图中,展示了一个在定子而不是转子中使用永磁体的有刷电机。有时,永磁体可能位于转子中,具体取决于制造商。通过在转子中设置绕组线圈,热量不会像在定子中设置绕组线圈那样散发热量。
左上图显示换向器和电刷。右下角的图像从前视图显示了相同的电机。电机内部装有电刷形式的电极和换向器。换向器随转子转动,定子静止不动。在此电机中,有两个永磁体磁极-北极和南极。
当电源连接到固定刷时,一组特定的电磁铁(线圈)在转子中通电,吸引下一个磁极并排斥定子的电流极。一旦转子旋转到下一组电磁铁,电刷就会机械地切换到转子中的下一组电磁铁。这个过程不断重复,直到电源断开。可以通过切换电源的极性来改变电机的方向。
下图显示了一个无刷电机,其永磁体位于转子而不是定子上,这是制造的类型。这种设计的一个好处是,产生最多热量的定子绕组线圈可以比线圈位于中心的电机更快地散热。
左上图显示了电机背面的转子、定子和霍尔效应IC。与有刷电机不同,无刷电机使用专用的驱动电路来监控电机的反馈,驱动器使用晶体管对定子磁极进行电激励,从而使转子旋转。它们也被称为无刷直流电机或BLDC电机。Oriental Motor使用术语无刷电机,因为为这些电机提供交流或直流输入驱动器。右下角的图像显示了电机的正面。在这个电机中有6个定子极(电磁铁)和4个转子极(永磁体)。
霍尔效应IC在转子旋转时感应转子中的永磁体,从模拟转换为数字,然后将数据发送回驱动电路。然后,驱动器使用该数据来确定相位激励的正确时间。反馈还用于调节电机速度。
下图显示了驱动器的电源电路如何使用晶体管打开和关闭特定绕组线圈。展示了电机中带有U、V和W绕组的12步晶体管励磁序列。12个步骤后,循环重复。
大部分无刷电机现在都是10极电机。霍尔效应IC的输出分辨率是霍尔效应IC的数量x转子极数,因此3个IC x 10个极数=每转30个脉冲。一些无刷电机,例如BXII系列,为需要更高分辨率的应用提供编码器。