有刷直流电动机的工作原理

一、有刷直流电动机的工作原理

是由齿槽转矩造成的，磁路做得好就比较顺。

二、有刷直流电机设计

无刷电机的线圈引线有3根，霍耳引线有5根，这8根引线必须和控制器相应引线一一对应，否则电机不能正常转动。

一般讲来，60°和120°相角的无刷电机，需要由与之相对应的60°和120°相角的无刷电机控制器来驱动，两种相角的控制器不能直接互换。60°相角的无刷电机与60°相角控制器相连的8根线的正确接线有两种，一种正转，一种反转。

因为对于120°相角的无刷电机，通过调整线圈引线的相序和霍耳引线的相序，电机与控制器相连的8根线的正确接线可以有6种，其中3种接法电机正转，另外3种接法电机反转。

如果无刷电机反转，表明无刷控制器与无刷电机的相角是匹配的，我们可以这样来调整电机的转向：将无刷电机与无刷控制器的霍耳引线的A、C交换接线;同时将无刷电机与无刷控制器的主相线A、B交换接线。电动自行车大体可分三种。 1，直流轮毂电机，即有刷电机，两根引出线，外接PWM控制器。 2，交流轮毂电机，有带霍尔和不带霍尔传感的，三根引线以上，外接变频控制器。3，直流无刷轮毂电机，内含电子换向器，两根引出线。外接PWM控制器。 一定要分清，不要被混淆。

三、有刷直流电机的缺点

优点：

1、可替代直流电机调速、变频器+变频电机调速、异步电机+减速机调速；

2、具有传统直流电机的优点，同时又取消了碳刷、滑环结构；

3、可以低速大功率运行，可以省去减速机直接驱动大的负载；

4、体积小、重量轻、出力大；

5、转矩特性优异，中、低速转矩性能好，启动转矩大，启动电流小；

6、无级调速，调速范围广，过载能力强；

7、软启软停、制动特性好，可省去原有的机械制动或电磁制动装置；

8、效率高，电机本身没有励磁损耗和碳刷损耗，消除了多级减速耗，综合节电率可达20%~60%。

9、可靠性高，稳定性好，适应性强，维修与保养简单；

10、耐颠簸震动，噪音低，震动小，运转平滑，寿命长；

11、不产生火花，特别适合爆炸性场所，有防爆型；

缺点 ：设计的调节器的动态参数,难以保证两种调节过程都具有良好的动态品质。用 一个调节器综合了多种信号,各参数间相互影响。完成两种任务:正常负载时实现转速调节;电流超过临界值时,进行电流调节。 对扰动的抑制能力差:环内的任何扰动,只有等到转速出现偏差才能进行调节,因而转速动态降落δn大。

四、有刷直流电机控制原理

PWM的工作原理控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。

也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波形，所获得的输出平滑且低次谐波少。

按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，即可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。

在PWM波形中，各脉冲的幅值是相等的，要改变等效输出正弦波的幅值时，只要按同一比例系数改变各脉冲的宽度即可，因此在交－直－交变频器中，PWM逆变电路输出的脉冲电压就是直流侧电压的幅值。根据上述原理，在给出了正弦波频率，幅值和半个周期内的脉冲数后，PWM波形各脉冲的宽度和间隔就可以准确计算出来。

按照计算结果控制电路中各开关器件的通断，就可以得到所需要的PWM波形。PWM（Pulse Width Modulation）控制——脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）.PWM控制技术在逆变电路中应用最广，应用的逆变电路绝大部分是PWM型，PWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。

五、直流有刷电机应用范围

直流无刷电机控制器包括电源变换电路、微控制器（单片机或DSP或其他处理器）和信号输入输出电路，控制器内存贮有控制器的工作程序，它能准确地控制、通过检测直流电机的位置传感器，对电机进行有效控制（如电机启动停止、转速控制、方向控制、位移控制）控制进行动态实时监控、有效保护电机，解决了无法对电机进行动态实时监控，控制不准确、保护不可靠的技术问题。

驱动器主要包括驱动电路就是功率放大电路，将控制器输出过来的控制信号放大以驱动电机，一般驱动电路中还有有过流、过压、欠压保护电路。 光电编码器是目前应用最多的直流电机位置检测传感器，它是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。 光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。

此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90º的两路脉冲信号。

六、有刷直流电机的特点

1、断电，把电机的接线头裸露出来，最好是拆掉电机的电源线，避免干扰，准备测量。

　　2、将万用表调到欧姆Ω档（电子式的可调到测通断档，指针万用表调到20k），红黑表笔轻轻碰一下，万用表归零。

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　　3、红黑表笔分别接触电机的两个接线头（三相电机，两表笔要分别对电机的三个接线柱两两测量），看万用表上的阻值，数字万用表导通，指针式万用表有阻值（三相电机阻值均匀），说明电机绕组导通，没有阻值，说明电机坏了。

　　4、测电机绝缘性能，万用表调到兆欧档，红表笔与电机接线头接触好，黑表笔与电机外壳金属部分接触，看万用表读数，一般电机大于2兆欧，绝缘没有问题。

　　扩展资料

　　直流电机组成结构：

　　直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。

　　运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。

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　　工作原理：

　　直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。

七、有刷直流电机有什么特点

1、有刷电机 电机工作时，线圈和换向器旋转，磁钢和碳刷不转，线圈电流方向的交替变化是随电机转动的换相器和电刷来完成的。

在电动车行业有刷电机分高速有刷电机和低速有刷电机。有刷电机和无刷电机有很多区别，从名字上可以看出有刷电机有碳刷，无刷电机没有碳刷 2、无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。

由于无刷直流电动机是以自控式运行的，所以不会象变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另加启动绕组，也不会在负载突变时产生振荡和失步。

3、有刷电机是传统产品，性能比较稳定。 无刷电机是升级产品，其寿命性能比有刷电机好。但其控制电路比较复杂，对元件的老化筛选要求比较严格。

虽然电机寿命长但控制电路容易出毛病。

因此选用无刷电机要经过严格的可靠性试验以确保质量。，但是随着技术的不断升级几步，无刷电机技术已经相当成熟。

4、在实际生产过程中，由于有刷有齿直流电机是高速电机，齿轮的齿很小，易磨损，但力量大，爬坡能力强。

而无刷直流电机，在使用过程中省去了二、三年换碳刷的麻烦。

但由于在控制无刷电机的过程，要求精度极高。

而且，无刷电机控制器的价钱也较高。

相比之下有刷无齿的直流电机，虽然要更换碳刷，但更换碳刷是十分容易的，而且电机的控制较为简单，电机运转平稳，安全系数高。

5、有刷电机是指电机是直流电输入，控制它的控制器只给它提供大小电流就可以调速了;而无刷电机其实就是个三相交流电机，靠控制器把直流电转换成三相交流电，并根据电机里的传感器霍尔元件进行换相使电机正常运转。

直接来说，无刷电机比有刷电机寿命长、起步有劲省电，但是控制器却比有刷控制器成本高。目前，现在的都是无刷控制器，有刷的已经基本淘汰了。电动车控制器是用来控制电动车电机的启动、运行、进退、速度、停止以及电动车的其它电子器件的核心控制器件，它就象是电动车的大脑，是电动车上重要的部件。

八、有刷直流电机工作原理

2.有刷直流电机的工作原理:直流有刷电机（Brushed DC Motor），定子是用永磁铁或者线圈做成，以形成固定磁场。

在定子一端上有固定碳刷，或者铜刷，负责把外部电流引入转子线圈。

而转子是由线圈构成，线圈连接轴端的换相器（Commutator），外部电流通过碳刷和换相器，到达转子线圈。

当线圈通电，产生磁场，这个磁场被永磁铁吸引，促使转子转动，转过一定角度后，转子线圈通过机械换相器和碳刷改变电流方向，从而改变磁场方向，保证转子连续转动。

无刷直流电机的工作原理:大多数无刷直流电机（Brushless DC Motor=BLDC），定子都是线圈组，而转子则是磁铁组。

所以不需要用刷子把电流引到定子上，这就是无刷的来历。

其运动原理也是磁场相吸，或者磁场互斥。

无刷直流电机和有刷直流电机的主要区别在于，无刷电机电流的大小和方向是直接通过控制器来改变的。

通常，定子有三组绕线，和控制电路相连，控制电路通过霍尔传感器得知转轴的位置，以此来判断接下来哪几相需要通电。

控制系统不停地改变通电相，并改变电流大小，来实现不同扭矩的控制。

九、直流有刷电机用途

优点：

1、结构简单

有刷电机机构简单，生产加工容易，维修方便，容易控制；直流电机还具有响应快速、较大的起动转矩、从零转速至额定转速具备可提供额定转矩的性能。

2、运行平稳，起、制动效果好

有刷电机是通过调压调速，所以起动和制动平稳，恒速运行时也平稳。无刷电机通常是数字变频控制，先将交流变成直流，直流再变成交流，通过频率变化控制转速，所以无刷电机在起动和制动时运行不平稳，振动大，只有在速度恒定时才会平稳。

3、控制精度高

有刷电机通常和减速箱、译码器一起使用，使的电机的输出功率更大，控制精度更高，控制精度可以达到0.01毫米，几乎可以让运动部件停在任何想要的地方。所有精密机床都是采用直流电机控制精度。

缺点：

1、电刷和换向器之间有摩擦，造成效率降低、噪音增加、容易发热，有刷电机的寿命要比无刷短几倍。

2、维护麻烦，需要不停的换电刷。

3、因为电阻大，效率低、输出功率少。

4、电刷和换向器摩擦会引起火花，干扰大。

十、直流有刷电机原理

交流无刷电机的工作原理:

无刷直流电动机是采用半导体开关器件来实现电子换向的，即用电子开关器件代替传统的接触式换向器和电刷。它具有可靠性高、无换向火花、机械噪声低等优点，广泛应用于高档录音座、录像机、电子仪器及自动化办公设备中。

无刷直流电动机由永磁体转子、多极绕组定子、位置传感器等组成。位置传感按转子位置的变化，沿着一定次序对定子绕组的电流进行换流（即检测转子磁极相对定子绕组的位置，并在确定的位置处产生位置传感信号，经信号转换电路处理后去控制功率开关电路，按一定的逻辑关系进行绕组电流切换）。定子绕组的工作电压由位置传感器输出控制的电子开关电路提供。

位置传感器有磁敏式、光电式和电磁式三种类型。

采用磁敏式位置传感器的无刷直流电动机，其磁敏传感器件（例如霍尔元件、磁敏二极管、磁敏诂极管、磁敏电阻器或专用集成电路等）装在定子组件上，用来检测永磁体、转子旋转时产生的磁场变化。

采用光电式位置传感器的无刷直流电动机，在定子组件上按一定位置配置了光电传感器件，转子上装有遮光板，光源为发光二极管或小灯泡。转子旋转时，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件将会按一定频率间歇间生脉冲信号。

采用电磁式位置传感器的无刷直流电动机，是在定子组件上安装有电磁传感器部件（例如耦合变压器、接近开关、LC谐振电路等），当永磁体转子位置发生变化时，电磁效应将使电磁传感器产生高频调制信号（其幅值随转子位置而变化）。