直流有刷-无刷DC电机的优缺点及选型注意事项

直流有刷/无刷DC电机的优缺点及选型注意事项
随着对低能耗、高安全性、高可靠性和精确控制的需求不断提升，工业自动化的工业驱动日趋复杂，需要尖端的电机技术的支持。

本期大讲台将详细解读直流有刷电机和直流无刷电机的优缺点、设计要素等相关内容。

有刷DC电机
刷式直流电机是现有历史最久的电机拓扑之一。

它们将固定刷子安装在定子机座上，摩擦转子上的换向片，而后者又连接至旋转的线圈段。

随着电机旋转，不同转子线圈不断连接和断开，这样转子产生的净磁场相对于定子机座就是固定的，且通过定子磁场正确定向，从而产生扭矩。

当换向片旋转过刷子时，这些特定转子线圈段的电触头将会断开。

由于转子线圈是电感的，而电感器生成高回扫电压来抵抗电流变化，因此刷子和断开的换向片之间会产生火花。

这些火花会导致很多负面结果，如电噪声、效率降低，以及某些情况下的危险操作。

此外，刷子必须安装弹簧来抵抗换向片，以确保电接触良好。

这进一步降低了效率，需要定期维护更换刷子。

尽管有诸多劣势，但刷式直流电机有一显著优势：成本。

由于控制刷式直流电机相对简单，因此还广泛用于系统成本是主要驱动因素的应用中。

在使用永久磁性生成定子磁通的拓扑中，产生的速度/扭矩曲线非常有线性特征。

因此，刷式直流电机历来常用于工业伺服应用，速度和扭矩分别与所应用的电压和电流成正比。

但是，半导体器件的跌价使得电源转换和控制的成本降低。

因此，许多直流电机被交流电机所取代，后者带来了效率和可靠性提高等优势。

刷式直流电机的主题多种多样，如直流并联电机和通用电机，两者都使用定子线圈代替永久磁性。

在直流并联电机中，定子线圈与转子电路并联;而在通用电机中，定子线圈与转子串联。

通用电机在家电应用中尤其常用，因为它具有高启动扭矩，可以高速运行。

只需添加串联晶闸管并进行交流相位控制，便可轻松对通用电机进行速度控制。

但是，刷子/换向器结构常见于这些电机类型，因此它们具有标准PM 刷式直流电机相同的劣势。

无刷直流电机（BLDC）。