为什么电动工具一般都用有刷电机,用无刷电机不行吗?

电源Fan 2021-06-07 16:46

为什么电动工具(比如手电钻、角磨机等)一般都用有刷电机,而不是无刷电机?要想搞明白,这个还真是用一两句话讲不清楚。



直流电机分为有刷电机和无刷电机,这里所说的“刷”是指碳刷。那碳刷长什么样呢?



那直流电机为什么要碳刷呢?有碳刷和没碳刷有什么不一样呢?我们接着往下看!


直流有刷电机原理


如图1所示,这是一个直流有刷电机结构模型图。两个固定的异性磁铁,中间放置一个线圈,线圈两端分别接在两个半圆形的铜环上,铜环两端与固定的碳刷相接触,然后给碳刷两端分别接上直流电源。


图1


接上电源以后,电流如图1中箭头所示。根据左手定则,黄色线圈受到垂直向上的电磁力;蓝色线圈受到垂直向下的电磁力。电机转子开始作顺时针旋转,旋转90度以后,如图2所示:


图2


此时,碳刷刚好在两个铜环中间空隙处,整个线圈回路没有电流。但是在惯性的作用下,转子依然在继续旋转。


图3


转子在惯性的作用下转到上述位置时,线圈电流如图3所示。根据左手定则,蓝色线圈受到垂直向上的电磁力;黄色线圈受到垂直向下的电磁力。电机转子继续作顺时针旋转,旋转90度以后,如图4所示:


图4


此时,碳刷刚好也在两个铜环中间空隙处,整个线圈回路没有电流。但是在惯性的作用下,转子依然在继续旋转。然后又重复上述步骤,一直循环下去。


直流无刷电机


如图5所示,这是一个直流无刷电机结构模型图。它是由定子和转子两部分组成,其中转子上有一对磁极;定子上面绕了有很多组线圈,图中画了有6组线圈。


图5


当我们给定子线圈2、5通入电流,此时线圈2、5会产生磁场,定子相当于一个条形磁铁,其中2为S(南)极、5为N(北)极。由于同性磁极互相吸引,所以转子N极会旋转到线圈2位置,转子S极会旋转到线圈5位置,图6。


图6


然后我们把定子线圈2、5电流撤掉,再给定子线圈3、6通入电流。此时线圈3、6会产生磁场,定子相当于一个条形磁铁,其中3为S(南)极、6为N(北)极。由于同性磁极互相吸引,所以转子N极会旋转到线圈3位置,转子S极会旋转到线圈6位置,图7。


图7


同理,再把定子线圈3、6电流撤掉,再给定子线圈4、1通入电流。此时线圈4、1会产生磁场,定子相当于一个条形磁铁,其中4为S(南)极、1为N(北)极。由于同性磁极互相吸引,所以转子N极会旋转到线圈4位置,转子S极会旋转到线圈1位置。


至此为止,电机已经旋转半圈....后半圈和前面原理一致,这里不在赘述。我们可以简单的把直流无刷电机理解成,就像在一头驴的前面钓一个胡萝卜,这样驴就会一直朝着胡萝卜前进。



那怎么样才能在不同时刻给不同线圈通入准确的电流呢?这就需要电流换向电路了......在这里就不详细介绍了。



优缺点对比


直流有刷电机:启动快速、制动及时、调速平稳、控制简单、结构简单、价格便宜。重点是价格便宜!价格便宜!价格便宜!而且它启动电流大,在低速时扭矩(旋转力)大,能带很重的负荷。


但是由于碳刷和换向片之间存在摩擦,所以直流有刷电机容易产生火花、发热、噪音、对外界环境有电磁干扰,而且效率低、寿命短。因为碳刷属于损耗品,容易出故障,而且用一段时间需要更换。



直流无刷电机:由于直流无刷电机省去了碳刷,所以噪音小、无需维护、故障率低、使用寿命长,而且运行时间和电压比较稳定,对于无线电的设备干扰要小。但是它的价格贵!价格贵!价格贵!



电动工具特性


电动工具是生活中非常常用的工具,品牌种类非常很多、竞争激烈,大家对价格很敏感。而且电动工具它需要需要带很重的负荷,必须要很大的启动转矩,比如手电钻、冲击钻。否则在钻孔时,电机很容易因为钻头卡住而无法运转。



试想一下,有刷直流电机价格低、启动转矩大、能带重负荷;无刷电机虽然故障率低,寿命长,但是价格贵,启动转矩远不如有刷电机。如果让你选,你会怎么选,我想答案不言而喻。


END


版权归原作者所有,如有侵权,请联系删除。

推荐阅读

互感器、电能表接线和原理讲解!

满足你的好奇,我们把示波器拆了!

别小看这不起眼的电阻,里面有很多学问!

电源Fan 了解行业动态,学习深度技术,观察微小事物——电源Fan,一个涨知识的公众号。
评论 (2)
luckyzy2000_5942021-07-21 13:37
说得不错。
esslitao_6425002021-07-13 08:16
长知识了。谢谢讲解。
  •   无人机电磁兼容模拟训练系统软件:全方位剖析   一、系统概述   北京华盛恒辉无人机电磁兼容模拟训练系统软件,专为满足无人机于复杂电磁环境下的运行需求而打造,是一款专业训练工具。其核心功能是模拟无人机在电磁干扰(EMI)与电磁敏感度(EMS)环境里的运行状况,助力用户评估无人机电磁兼容性能,增强其在复杂电磁场景中的适应水平。   应用案例   目前,已有多个无人机电磁兼容模拟训练系统在实际应用中取得了显著成效。例如,北京华盛恒辉和北京五木恒润无人机电磁兼容模拟训练系统。这些成功案例为
    华盛恒辉l58ll334744 2025-04-17 14:52 29浏览
  • 现阶段,Zigbee、Z-Wave、Thread、Wi-Fi与蓝牙等多种通信协议在智能家居行业中已得到广泛应用,但协议间互不兼容的通信问题仍在凸显。由于各协议自成体系、彼此割据,智能家居市场被迫催生出大量桥接器、集线器及兼容性软件以在不同生态的设备间构建通信桥梁,而这种现象不仅增加了智能家居厂商的研发成本与时间投入,还严重削减了终端用户的使用体验。为应对智能家居的生态割裂现象,家居厂商需为不同通信协议重复开发适配方案,而消费者则需面对设备入网流程繁琐、跨品牌功能阉割及兼容隐患等现实困境。在此背景
    华普微HOPERF 2025-04-17 17:53 41浏览
  •   无人机电磁环境效应仿真系统:深度剖析   一、系统概述   无人机电磁环境效应仿真系统,专为无人机在复杂电磁环境下的性能评估及抗干扰能力训练打造。借助高精度仿真技术,它模拟无人机在各类电磁干扰场景中的运行状态,为研发、测试与训练工作提供有力支撑。   应用案例   目前,已有多个无人机电磁环境效应仿真系统在实际应用中取得了显著成效。例如,北京华盛恒辉和北京五木恒润无人机电磁环境效应仿真系统。这些成功案例为无人机电磁环境效应仿真系统的推广和应用提供了有力支持。   二、系统功能  
    华盛恒辉l58ll334744 2025-04-17 15:51 48浏览
  •   无人机蜂群电磁作战仿真系统全解析   一、系统概述   无人机蜂群电磁作战仿真系统是专业的仿真平台,用于模拟无人机蜂群在复杂电磁环境中的作战行为与性能。它构建虚拟电磁环境,模拟无人机蜂群执行任务时可能遇到的电磁干扰与攻击,评估作战效能和抗干扰能力,为其设计、优化及实战应用提供科学依据。   应用案例   目前,已有多个无人机蜂群电磁作战仿真系统在实际应用中取得了显著成效。例如,北京华盛恒辉和北京五木恒润无人机蜂群电磁作战仿真系统。这些成功案例为无人机蜂群电磁作战仿真系统的推广和应用提
    华盛恒辉l58ll334744 2025-04-17 16:29 49浏览
  • 近日,全球6G技术与产业生态大会(简称“全球6G技术大会”)在南京召开。紫光展锐应邀出席“空天地一体化与数字低空”平行论坛,并从6G通信、感知、定位等多方面分享了紫光展锐在6G前沿科技领域的创新理念及在空天地一体化技术方面的研发探索情况。全球6G技术大会是6G领域覆盖广泛、内容全面的国际会议。今年大会以“共筑创新 同享未来”为主题,聚焦6G愿景与关键技术、安全可信、绿色可持续发展等前沿主题,汇聚国内外24家企业、百余名国际知名高校与科研代表共同商讨如何推动全行业6G标准共识形成。6G迈入关键期,
    紫光展锐 2025-04-17 18:55 114浏览
  •   北京华盛恒辉无人机电磁兼容模拟训练系统软件是专门用于模拟与分析无人机在复杂电磁环境中电磁兼容性(EMC)表现的软件工具。借助仿真技术,它能帮助用户评估无人机在电磁干扰下的性能,优化电磁兼容设计,保障无人机在复杂电磁环境中稳定运行。   应用案例   目前,已有多个无人机电磁兼容模拟训练系统在实际应用中取得了显著成效。例如,北京华盛恒辉和北京五木恒润无人机电磁兼容模拟训练系统。这些成功案例为无人机电磁兼容模拟训练系统的推广和应用提供了有力支持。   系统功能   电磁环境建模:支持三维
    华盛恒辉l58ll334744 2025-04-17 15:10 30浏览
  • 【摘要/前言】4月春日花正好,Electronica就在浪漫春日里,盛大启幕。2025年4月15-17日,慕尼黑上海电子展于上海新国际博览中心成功举办。伴随着AI、新能源汽车、半导体的热潮,今年的Electronica盛况空前。请跟随Samtec的视角,感受精彩时刻!【 Samtec展台:老虎的朋友圈技术派对】借天时、占地利、聚人和,Samtec 展台人气爆棚!每年展会与大家相聚,总能收获温暖与动力~Samtec展台位于W3展馆716展位,新老朋友相聚于此,俨然一场线下技术派对!前沿D
    电子资讯报 2025-04-17 11:38 32浏览
  •   无人机蜂群电磁作战仿真系统软件,是专门用于模拟、验证无人机蜂群在电磁作战环境中协同、干扰、通信以及对抗等能力的工具。下面从功能需求、技术架构、典型功能模块、发展趋势及应用场景等方面展开介绍:   应用案例   目前,已有多个无人机蜂群电磁作战仿真系统在实际应用中取得了显著成效。例如,北京华盛恒辉和北京五木恒润无人机蜂群电磁作战仿真系统。这些成功案例为无人机蜂群电磁作战仿真系统的推广和应用提供了有力支持。   功能需求   电磁环境建模:模拟构建复杂多样的电磁环境,涵盖各类电磁干扰源与
    华盛恒辉l58ll334744 2025-04-17 16:49 40浏览
  • 1. 在Ubuntu官网下载Ubuntu server  20.04版本https://releases.ubuntu.com/20.04.6/2. 在vmware下安装Ubuntu3. 改Ubuntu静态IP$ sudo vi /etc/netplan/00-installer-config.yaml# This is the network config written by 'subiquity'network:  renderer: networkd&nbs
    二月半 2025-04-17 16:27 47浏览
  • 置信区间反映的是“样本均值”这个统计量的不确定性,因此使用的是标准误(standard error),而不是直接用样本标准差(standard deviation)。标准误体现的是均值的波动程度,而样本标准差体现的是个体数据的波动程度,两者并非一回事,就如下图所显示的一样。下面优思学院会一步一步解释清楚:一、标准差和标准误,究竟差在哪?很多同学对“标准差”和“标准误”这两个概念傻傻分不清楚,但其实差别明显:标准差(Standard Deviation,σ或s):是衡量单个数据点相对于平均值波动的
    优思学院 2025-04-17 13:59 21浏览
  • 一、行业背景与需求智能门锁作为智能家居的核心入口,正从单一安防工具向多场景交互终端演进。随着消费者对便捷性、安全性需求的提升,行业竞争已从基础功能转向成本优化与智能化整合。传统门锁后板方案依赖多颗独立芯片(如MCU、电机驱动、通信模块、语音模块等),导致硬件复杂、功耗高、开发周期长,且成本压力显著。如何通过高集成度方案降低成本、提升功能扩展性,成为厂商破局关键。WTVXXX-32N语音芯片通过“单芯片多任务”设计,将语音播报、电机驱动、通信协议解析、传感器检测等功能整合于一体,为智能门锁后板提供
    广州唯创电子 2025-04-18 09:04 84浏览
  • 一、行业背景与需求随着智能化技术的快速发展和用户对便捷性需求的提升,电动车行业正经历从传统机械控制向智能交互的转型。传统电动车依赖物理钥匙、遥控器和独立防盗装置,存在操作繁琐、功能单一、交互性差等问题。用户期待通过手机等智能终端实现远程控制、实时数据监控及个性化交互体验。为此,将蓝牙语音芯片集成至电动车中控系统,成为推动智能化升级的关键技术路径。二、方案概述本方案通过在电动车中控系统中集成WT2605C蓝牙语音芯片,构建一套低成本、高兼容性的智能交互平台,实现以下核心功能:手机互联控制:支持蓝牙
    广州唯创电子 2025-04-18 08:33 83浏览
我要评论
2
1
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦