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[电动] 【好文摘抄】有刷、有感和无刷无感电机原理及简单区别

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发表于 2020-9-28 12:21:44 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 asus21 于 2020-9-28 13:14 编辑

一、有刷马达的原理
要讲清这一问题,那就应粗略地了解一下有刷马达的工作原理。接下来用一个三电极、二磁极内转子有刷马达作为演示。



1.gif


二、无刷电机工作原理

        首先,无刷电机不是直流电机,模型虽然是直流电池供电,但通过无刷电调之后就转变为了三相交变电流传输到了三个极性上。通过下图可以看出,无刷电机是没有碳刷的,和有刷相反,无刷电机的磁铁成了转子~


2.gif


三、无刷电机的命名

        相对有刷电机,无刷电机的命名好理解很多,一般它由四个数字组成,例如2040无刷电机。这个数字仅代表电机的外形尺寸,2040表示直径为20mm,长度为40mm的电机。同理3650无刷电机表示此电机直径36mm,长度50mm。

   其实370有刷电机的大小和2530无刷电机一样,540电机的大小和3650无刷电机一样。


四、无刷电机的特点

1、没有碳刷,理论上转子无需和外界有导体上的链接。

2、在运行过程中,无刷电机的转速是靠交流电的频率决定的,所以频率越高无刷电机可以转得越快。

3、无刷电机的转速是严格按照KV值设定的,1000KV表示每一福特电机转速加快1000转。所以电压为5V时,1000kv的无刷电机转速5000rpm。

4、在运行过程中,同样转速电机的扭力是靠电调输出的电流强度决定的,电流越大扭力越大。(理想状态下,我们“聪明”的无刷电调会不断“监测”我们的电机是否需要更大的扭力,同时也会保证扭力不过剩,以免浪费表情)


五、外转子与内转子无刷电机

       上面无刷电机工作原理图所示的是内转子无刷电机,顾名思义,磁铁在里边。而外转子无刷电机则相反,它的磁铁“包”在外面。而A、B、C电极在里边。这样的设计可以让电机的扭力更大,但转速却上不来。在模型中,一般外转子无刷电机的KV值在2000以内,而内转子无刷电机则可以到8000-9000kv。因为这个原因,一般飞机上常见外转子无刷电机,而模型车和模型船一般都使用内转子无刷电机。


六、有感无刷和无感无刷

        要说明这个问题首先要弄懂感是感的啥~,有感无刷中的感是指“霍尔传感器”,那么什么是“霍尔”呢?霍尔是指的霍尔效应,这一现象是美国物理学家霍尔(A.H.Hall,1855—1938)于1879年在研究金属的导电机构时发现的。当电流垂直于外磁场通过导体时,在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差,这一现象便是霍尔效应。这个电势差也被叫做霍尔电势差。

       那么我们为什么要感应这玩意?要说清这个问题就必须从无感无刷的一个缺点说起。刚才说了无刷电机的转速是靠交流电频率决定的,那么电调要想方设法弄明白目前电机的转速以及当前电机的状态。其实这对已经正常运转的电机来说很容易,但对于一个刚刚起步或者运行速度很慢的电机来说就显得比较麻烦了(很难较准确的测出电机转速的状态),所以无感无刷电机会在低速时线性不好甚至可能会颤抖,而起步的扭力也难以强过同等级有刷电机。

        但是人们发现无论什么运行状态的无刷电机,它的霍尔效应都是明显的,所以通过霍尔效应电调可以很容易的知道无论高速还是低速电机的运行状态,从而解决了无感无刷电机的毛病!但就目前来看霍尔传感器并不是廉价货,所以有感无刷电机、电调的价格会比无感无刷贵上许多。


七、常见模型用有刷、无感无刷、有感无刷电机对比


            有刷电机    无感无刷    有感无刷

转换效率:        低       高        高

电机输出功率:      低       高        高

起步扭力:        好       一般       好

中高速扭力:       一般      好        好

低速线性:        较好      一般       好

中高速线性:       好       好        好

最高速度(一般540电机): 常见2万    常见5万     常见5万

易磨损程度:      容易磨损    不易磨损     不易磨损

电机价格(540级)    中档100RMB   最低120RMB   最低200RMB


电调价格(540级)   中档平均120左右      最低200RMB   最低300RMB



============================================================================                                                                                                           小白课堂============================================================================



有感无刷电机和无感无刷电机有什么区别

有感电机是通过电机内的霍尔元件感应转子的状态和位置,无感电机是通过电调反电动势信号判断转子位置换相。

有感电机在静止的状态下就能知道转子的位置,而无感电机要转动起来才能判断,所以无感电机刚起步的时候会抖,而且低速状态下比较难控制,有感电机使用霍尔元件感应,不容易受到干扰,判断也比较准确。



3.png


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发表于 2020-9-28 13:42:45 | 显示全部楼层
学习了,虽然只明白了个大概
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发表于 2020-9-28 14:27:18 | 显示全部楼层
谢谢,学习了
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发表于 2020-9-28 14:38:28 | 显示全部楼层
无感无刷,因为没霍尔,起动时他自己也没有方向,所以起动时会给个电流先试一下让电机转一个角度,然后靠这电流反馈找出正反转的方向,然后再加正确方向的电流让电机转起来。

这里面区别就是,没经变速器直输出的无感就会非常明显感到抖动,比如电动车饼式电机,这个跟经过多级齿轮减速的在输出端感受启动是不一样的。

大家所熟悉的是航模的无感,因为这货基本不带载起动,为了平滑起动,一般启动时电流给得少,并且是慢起,所以如果用于工具,会感觉没力。

但科技是在进步的是不,目前的工具无感已经做得非常好了,并且由于多级减速,起动时电机转一个角度,输出根本就不会动,用于一些不是直接输出的带载起动一点问题都没有。对了,起动完成后,只要没停,无感有感就基本没区别了。

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发表于 2020-9-28 17:16:50 | 显示全部楼层
yang9845 发表于 2020-9-28 14:38
无感无刷,因为没霍尔,起动时他自己也没有方向,所以起动时会给个电流先试一下让电机转一个角度,然后靠这 ...

你这个解释得太清楚了
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发表于 2020-9-28 22:18:36 | 显示全部楼层
涨知识了.打算买便宜的无刷电钻试水
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发表于 2020-9-28 23:42:52 | 显示全部楼层
yang9845 发表于 2020-9-28 14:38
无感无刷,因为没霍尔,起动时他自己也没有方向,所以起动时会给个电流先试一下让电机转一个角度,然后靠这 ...

还是有区别,无感无刷电机在慢速下反电动势就会很弱,难以检测转子位置,所以说就算是启动起来了,只要速度降下来,其性能还是差于有感无刷。有感无刷可以在很低的速度下输出很大的扭矩,比如说电动车电机,就算是以3km/h的速度上15度斜坡,力量仍然很足,这时候电机差不多每秒只转1圈。像这样的事情,无论是有刷还是无感无刷都做不到,只有有感无刷能做到。
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发表于 2020-10-1 13:09:15 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
有感无刷,低速性能好,调速线性好,省电
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发表于 2020-10-1 14:42:01 | 显示全部楼层
zzj19870715 发表于 2020-9-28 23:42
还是有区别,无感无刷电机在慢速下反电动势就会很弱,难以检测转子位置,所以说就算是启动起来了,只要速 ...

对的,超低速,确实无感的不太好,但是,用于电动工具,基本就不存在超低速的,算你输出轴100转每分吧,但减速比一般高达10倍,电机端的转速这时也能达上千转了。

我上面也说了,无感不太适合于无减速还大扭距直接输出的场合,但对于减速比较高的,是没事的,何况现在的无感程序也优化得非常好了。
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发表于 2020-10-1 21:02:24 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
厉害,我现在就在买工具纠结,最终还是入了个二手的7212,老款的
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发表于 2020-10-6 18:22:52 | 显示全部楼层
无感无刷是开环控制,有感无刷(包括霍尔传感器,编码的)则是闭环控制,电机怎么转的控制器是知道的从而更好的调制电流输出,无感无刷没有精准反馈起步或者重载容易丢步,控制器不知道电机怎么转的,力矩输出没有有感的稳定,就会出现发热从而效率降低。甚至停机不能胜任工作,而有感无刷则不会,各有用途,航模的螺旋桨电机则没必要用有感无刷,电动车的大饼电机则必须要有感无刷,否则可能起步都是问题。电钻还是有感无刷的好,毕竟有调速从零起步,还有重载。角磨机的用无感无刷还可以,基本高转速电动势就大。我拆我的大有2903锂电角磨机里面有霍尔传感器不错。那些说有刷线性没有错,但是不能否定有感无刷没有有刷好。无刷电机的线性主要是和控制器的软件算法有关,FOC正玄波矢量控制技术可以让无刷电机静音又暴力。无刷电机还有弱磁加速,同样的最大转速下还可以提升转速,当然力矩就要小一点了,同时也会牺牲更多的电流
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发表于 2020-10-6 19:43:03 | 显示全部楼层
xluohong 发表于 2020-10-6 18:22
无感无刷是开环控制,有感无刷(包括霍尔传感器,编码的)则是闭环控制,电机怎么转的控制器是知道的从而更 ...

都是闭环控制好不,一本正经瞎说。

无感是靠检测反电势来确定换相时间的,并且只要转起来后,只要电机在动,无感也不存在丢步一说,当然你要说有些程序烂的当我没说,无感的换相精度理论来说比有感的更高,因为有感的还会存在霍尔安装精度的问题。

另外,就算没减速机构直接输出的电动车大饼电机,无感电机也用得好好的,除了起步有时会抖一下,跑起来后半点问题都没的。
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发表于 2020-10-7 16:43:58 | 显示全部楼层
yang9845 发表于 2020-10-6 19:43
都是闭环控制好不,一本正经瞎说。

无感是靠检测反电势来确定换相时间的,并且只要转起来后,只要电机在 ...

呵呵,字数补丁
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发表于 2020-10-7 21:46:29 | 显示全部楼层
正在折腾无刷机
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