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有刷與無刷馬達介紹

DIY動手買電動起子或電鑽需要知道的,有刷與無刷馬達差別。

1.由結構上來看:有刷馬達轉動的是矽鋼片線圈繞組, 磁鐵為固定體不轉動,無刷馬達轉動的是磁鐵,矽鋼片線圈繞組為固定體不轉動
2.由接線區分:有刷馬達是正負電源接線,無刷馬達是U V W三線接線,有傳感器的無刷電機還會有一條五芯的信號線(霍爾感應線)

有刷馬達與無刷馬達的優缺點

有刷電機的優點

  • 電機結構簡單,且相關製程成熟
  • 運行平穩,起動 / 制動效果好
  • 電磁力回應速度快,起動扭矩大
  • 僅需控制電壓即可控制轉速,控制器技術門檻低

有刷電機的缺點

  • 碳刷摩擦聲因大,換向器損耗大
  • 效率低,無效功轉換為熱能,電機容易發熱使用壽命短
  • 因其為接觸式換向,換向過程會產生火花,對電網干擾大
  • 因其效率低,故於同一輸入功率所轉換的輸出動能較小
  • 只能連續工作約5000小時,正常使用壽命為2-3年,壽命低

無刷電機的優點

  • 無電刷接觸火花、電磁干擾低
  • 運轉噪音低,運轉順暢
  • 沒有接觸性耗損零件,使用壽命長,可以連續工作約20,000小時,常規使用壽命為7 -10年
  • 沒有碳刷及換向片接觸碳化問題,電機免保養
  • 三相換相之控制,爆衝零風險
  • 無刷電機的效能可達85%以上,有刷電機效能約略為55%,故無刷系統更節能

無刷電機的缺點

  • 無刷電機繞線為三相式接法,電機設計較複雜
  • 控制演算法技術要求高,驅動電路複雜
  • 無刷控制器成本比有刷控制器高
  • 對相位偵測精度要求高,電機量產設備要求高

有刷電機與無刷電機調速方式的區別

有刷馬達調速過程是調整供給馬達電源電壓的高低。調整後的電壓電流通過整流子及電刷轉換,改變電極產生的磁場強弱,達到改變轉速的目的,這一過程稱之為變壓調速。
無刷馬達調速過程是馬達的供電電源的電壓不變,通過微處理器改變驅動電路的控制信號,再改變大功率MOS管的開關速率,來實現轉速的改變。這一過程被稱之為變頻調速。

總結

無刷直流馬達已迅速成長為馬達類型首選,由於其高可靠性、多功能性、低雜訊和電氣干擾以及易於使用等特性。

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