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前几天，看到网上有将有刷电机改造为无刷电机的视频，正好来聊聊电机控制中的有刷和无刷原理，这两种控制方式在原理层面，其实本身就是共通的。 有刷电机和无刷电机最大的区别，其实就是换向器的方式不同，有刷使用的是机械结构进行电流方向换向，而无刷使用的则是电子换向器进行的控制。
如果将有刷电机的电刷拆下，固定中间的轴，并且给线圈通入交流电进行控制，有刷电机的外壳也能像无刷电机一样转起来。 所以，这个电刷其实就是区分所谓有刷电机和无刷电机重要特征。 为什么无刷电机的控制响应速度比有刷电机快那么多呢？举个例子，就拿快速正反转来说吧。有刷电机想要反转，需要电机的两根电源线极性倒过来。此时，线圈惯性发电产生的电压就会和外部电压冲突，因为电刷还有换向动作，所以此时就会打火花。这火花一冒，能有效的提供力矩时间就更少了，所以自然是会反应的慢一些。并且，因为有刷电机的低速启动扭矩相比转起来的扭矩而言，要小很多。这个问题也导致了快速正反转的时候，转换阶段停留在从停下到反向再次起步的时间过长，进一步的导致了变化旋转方向的缓慢。 那为啥有刷电机的启动阶段会需要更长的时间呢？这个主要是因为电机的线圈是电感特性。起步的时候电刷还没有开始换向，所以通入的就是等效直流电或者是低频直流电。此时电感对电压并没有阻碍作用，电机线圈属于电阻模型，通入的电压将会根据I=U/R转换为电流，因为电机线圈的内阻通常很小，一般都在1欧姆以下，甚至可能到mΩ级别。所以，直流有刷电机起步瞬间的电流会很大，但此时的扭矩却不会很大。
而无刷电机就不同了，同样是快速正反转。使用了FOC技术的情况下，可以保证定子线圈产生的磁场方向始终超前于转子磁铁90°（也就是垂直的方向拉磁铁）。所以无论是何种速度，扭矩都可以发挥到极致。所以，在进行正反转切换的时候，无刷电机只需要通过持续的施加反向拉力，即可完成快速的正反转切换。 那么，有刷电机的响应速度这么慢，难道就一无是处了嘛。其实不然，有刷电机的应用还是相当广泛的。因为大部分的电机工作场景都是恒定速度运行，所以有刷电机此时就变得十分适合了，更何况有刷电机只需要通电就能转动，也不需要复杂的控制器，并且拥有相当的过载能力。 所以，无论是有刷电机还是无刷电机，其实都有自己擅长的领域，根据需求和成本合理选择，才是关键所在。这两种电机的本质，其实都是线圈产生磁场，与磁铁产生排斥或吸引来进行转动。
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发表于 2024-9-26 10:30:57
发表于 2024-9-26 12:26:14
