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有刷直流电动机在哪里仍然有意义?

文章来源:锐特凤凰平台官网 时间:2019-11-04 16:05:32 浏览:

  有刷直流电动机是一种成熟的技术,已经存在了一个多世纪。因此,对于无刷电动机和所有电动机类型不断增加的控件,为什么工程师仍然使用有刷电动机?毕竟,众所周知,电刷电动机在其电刷和换向器接口处会出现磨损。

  事实是,有刷直流电动机输出的峰值转矩很高,并且可以脱离简单的速度控制器来移动各种应用。

  它们的成本通常低于其他选择,尤其是大批量生产时。

  另外,它们可以具有线性的转矩-速度关系,从而使控制更加容易。

  这些性能特征在汽车设计,消费类电子产品以及个人家庭用品和玩具中最有用。

  他们如何工作

  无论哪种类型,有刷直流电动机都使用机械开关来改变通过电枢绕组的电流极性(并使电枢继续平稳旋转)。机械开关组件(通常由铜制成)是换向器。连接换向器的电刷组件由电刷(由碳,金属,石墨或某种材料组合制成),分流器和弹簧以及电刷定位器和互连件组成。

  Bodine Electric业务开发经理Terry Auchstetter 通过LinkedIn补充说:

  “根据我的经验,有刷直流电机在移动应用(如农业机械)或与安全相关的应用中很有意义,并且必须能够通过后备电池供电,例如在楼梯升降机或闭门器中,或者在没有交流电的偏远地区,例如在油气田的太阳能化学注入泵中。”

  如今,直流电刷电动机种类繁多……但是,两种最常见的直流电刷电动机类型是永磁电刷直流电动机和绕线电动机。

  永磁有刷直流电动机:适用于移动式等

  这些电动机是在1950年代为电动工具应用开发的。它们是这样工作的:永磁体排列在定子的内表面以产生磁场通量。磁场具有很高的磁阻,可最大程度地减少电枢的相互作用,因此无论速度-转矩要求如何,该磁场对于稳定的输出都是稳定的。电枢(转子)的电压变化会改变旋转输出速度。在闭环应用中,反馈(来自编码器,转速表,反电动势或bEMF监测器以及电磁脉冲计数器)跟踪速度,以使控制使电机保持在应用的瞬时目标速度上。  

 

  有刷直流电动机在从有限的产品寿命到中等占空比的长寿命等各种应用中均表现出色……尤其是在乘用车和高端设备(如此处所示的Vitamix超级搅拌机)中。需要注意的是:与任何具有永久磁铁运行的离线电源的电动机一样,永磁有刷直流电动机实际上采用的电压输入形式不是直流电,而是整流后的交流电压。这意味着驱动电压包括原始交流输入频率的纹波。越不一致关闭的理想直流电压,越高˚F ö RM因子 -的电动机输入从纯直流多少偏离的量度。在某些情况下,设计人员应指定带有坚固内部组件的永磁有刷直流电动机,以承受更高的外形尺寸……或获得更好的控制措施,以防止因外形尺寸过大而导致的与热相关的损坏。

  如今,(迄今为止)永磁有刷直流电动机在乘用车的电动机应用中最为常见,包括刮水器,电动窗和电动座椅定位器。这部分是因为永磁有刷直流电动机缺乏电枢相互作用,因此会产生很高的启动和加速扭矩,甚至达到额定扭矩的10倍。

  永磁有刷直流电动机在焊接设备,电池供电的泵,移动医疗设备,X射线和断层扫描仪以及需要瞬时功率脉冲的工业设计中也很常见。

  绕场直流电动机:适用于家用电器和其他设计

  由于它们接受直流或交流输入,因此也称为通用电动机或交流串联电动机,这些电动机具有绕线场(定子)线圈,该线圈通过换向器与电枢(转子)串联。当它们失去交流电时,励磁线圈和电枢线圈中的电流(以及由此产生的磁场)与电源同步交替(反极性)。不管输入电压的方向如何,机械输出总是沿一个方向(并且是换向器和励磁线圈极性的函数)。因此,绕线式直流电动机具有较高的启动转矩;紧凑轻巧;并可以高速运行,甚至达到10,000 rpm(在交流或直流输入下)。

  伤口磁场直流电动机常见于小型家用电器,例如真空吸尘器,无绳电动工具和食品搅拌机。它们唯一的缺点是它们嘈杂且在刷子处表现出磨损,因此在高占空比应用中无法很好地工作。

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