电动机为工业、制造业和商业设施中的关键机械和设备提供动力。传送带、泵、风扇、鼓风机、电动工具等等都是由需要电力的电机驱动的。
有两种主要的电机设计:有刷和无刷。有刷和无刷设计仅适用于DC驱动的电机,或使用电池的电机。这两种电机设计在几个方面有所不同,各有优缺点。
什么是有刷电机?
在有刷电机中,换向器在一圈永磁体内旋转。当电流施加到缠绕在转子上的铜线圈上时,就会产生磁场,然后铜线圈对其周围的永磁体产生反应。这些磁场试图对齐(北极被南极吸引)。为了使换向器继续旋转,必须通过激励和去激励铜线的不同部分来不断交换转子的电磁极。
改变极性是碳刷发挥作用的地方。这些刷子负责极性转换。它们接触换向器的两个(或更多)旋转电极,当电磁体旋转时,电极切换电磁体的磁极。换向器板中的间隙导致线圈以特定的顺序通电和断电,从而切换极性并导致旋转。
刷子通常由碳块制成。这些块必须与换向器保持接触,以让电流流过线圈。由于电刷被推动与旋转的换向器接触,所以它们会因摩擦而被慢慢磨平。
碳刷由于其优异的导电性、低摩擦特性、自润滑特性、良好的导热性和成本效益而被用于电机中。碳刷由天然石墨和铜、银、锡、铅等细金属粉末制成,其中铜最为突出。
然而,即使有了自动润滑,刷子最终也需要更换。大多数有刷电机设计使得更换电刷变得容易。最终,这些电刷也会磨损它们所连接的换向器,换向器由软铜制成,以获得最佳导电性。一旦换向器完全磨损,电机就需要更换。
什么是无刷电机?
无刷DC电机,有时称为BLDC,正迅速成为许多应用的首选电机设计。它提供了卓越的能效、使用寿命以及加速和减振等操作指标。
无刷电机的工作原理与有刷DC电机相似,但有几个关键区别。它仍然有绕组(铜线),这些绕组充满电流,产生电磁场,推动永磁体产生机械能。不同之处在于,不是绕组安装在换向器上并旋转,而是永磁体和外壳是旋转的部件。
绕组被充电,产生一个推动永久磁铁的电磁场。由于绕组(通常为三相或三组电线)的电力输入没有中断,无刷电机减少了摩擦、发热、电弧、噪音和振动。