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技术研讨

浅谈直流无刷电机和有刷电机在微型泵应用上的区别

发布时间:2020-04-01 15:26


前言

在直流电机中,有刷电机是大家最早接触的一类电机,中学时物理课堂上介绍电动机也是以它为模型来展示的。而直流无刷电机算是一种比较新型的电动机,近几年才逐步的应用到日常生活中。但其实早就在1917年,无刷直流电机的基本思想就已经诞生了,因为有刷电机的电刷容易被磨损是一个致命缺点,这影响到了有刷电机在领域内的整体应用,人们需要一种能不需要维护就能长期使用的电机来取代它。直到1955年,美国d.harrison等人首次申请了用晶体管换向线路代替有刷直流电机机械电刷的专利,才正式标志着现代无刷电机的诞生。那么它们有什么区别呢?

有刷电机原理


有刷电机的基本结构是:定子(磁极)、转子(线圈)、机械电刷(碳刷)及换向器。电机的工作基本原理就是通过磁场换向旋转获得转动力矩,从而输出动能。而有刷电机的机械电刷及换向器在转动中起到导电和换相作用,因此电刷与换向器要不断接触摩擦,需要定期更换碳刷。结构示意图:
有刷电机





无刷电机原理


无刷电机的基本结构:定子(线圈)、转子(磁极)、位置传感器(霍尔传感器)及控制器。电机的工作基本原理同样是通过改变磁场获得转动力矩,从而输出动能。位置传感器及控制器相当于起到的电子换向的作用。无刷电机在工作中,线圈不动,磁极旋转,通过霍尔元件,感应磁铁磁极的位置,根据这种感应,适时切换线圈电流的方向,保证产生正确方向的磁力,来驱动电机,消除了有刷电机机械换向的缺点。结构示意图:
无刷电机

性能差异分析


1、有刷电机结构简单,成本较低,易出现故障就是碳刷磨损。无刷电机因为去除了电刷,采用电子换向,成本较贵,但从机械角度上,无刷电机几乎是免维护的了。
2、无刷相比有刷电机的另外一个优势就是低干扰了,没有了有刷电机运转时产生的电火花,数字信号控制,极大减少了对其他设备的干扰。
3、噪音方面,运转顺畅的无刷电机没有了电刷,运转时摩擦力大大减小,运行顺畅,噪音也会低许多。
4、调速方面,有刷和无刷电机的控制实质都是通过调节电压,只是无刷直流采用电子换向,利用可控硅等电路控制,通过数字控制来实现。有刷电机是调整电机供电电压高低,改变电极产生的磁场强弱,达到改变转速的目的。而无刷电机调速时,电机的供电电压不变,改变电调的控制信号,进而通过内部控制器改变MOS管的开关时间,来达到变速的目的。



对应微型泵产品


无刷、有刷电机在海霖微型泵都有应用。对于无刷系列产品,海霖无刷电机微型泵均内置了电机控制器,客户无需额外选购和集成电机电机驱动控制电路,并且我司在电机驱动控制电路上根据微型泵使用特性,集成了多种控制功能,比如多种调速方式:PWM调速、频率调速、旋钮调速、触控调速及485通讯(基于Modbus通讯协议)等。同时,我们还可以为客户提供了定制化需求,来满足更多客户的应用场景。 无刷电机的微型泵经过我们的实验室寿命测试发现,在最大负载工况下寿命可做到10000小时以上,如果是空载气体传输寿命还可以更长,适用于大负载连续不停机的场合。对于有刷系列产品,优点在于低成本、相对低的功耗、适用于间歇使用及成本控制要求不高的场合。

有刷气泵系列产品:

微型真空泵:C13、C17、C25等
本系列有刷电机真空泵主要特点是:低功耗、低成本、体积小巧,同时可以在其标称寿命内提供工业级可靠性和气密性,可在其标称真空度下大负载连续运行。

无刷气液泵系列产品:

微型真空泵:C15、C09、C26、C30、C50、C60、C61等
微型抽打气泵:D15、D23、D35、D50、D60等
微型液泵:S15、S23、S36等
本系列产品为长寿命微型泵,均采用直流无刷电机并集成无刷电机控制器,通电即可使用,并可根据客户应用场景采用多种调速方式。该系列微型泵在最大工作负载下可长时间连续运转,最大负载寿命超过10000小时,若在轻负载下工作,寿命可远远超过标称寿命。

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