1 有刷電機的工作原理

 

有刷電機是大家最早接觸的一類電機，中學時物理課堂上介紹電動機也是以它為模型來展示的。有刷電機的主要結構就是定子+轉子+電刷，通過旋轉磁場獲得轉動力矩
，從而輸出動能。電刷與換向器不斷接觸摩擦，在轉動中起到導電和換相作用。

 

 

有刷電機采用機械換向，磁極不動
，線圈旋轉。電機工作時，線圈和換向器旋轉
，磁鋼和碳刷不轉，線圈電流方向的交替變化是隨電機轉動的換相器和電刷來完成的。

 

在zai有you刷shua電dian機ji中zhong，這zhe個ge過guo程cheng是shi將jiang各ge組zu線xian圈quan的de兩liang個ge電dian源yuan輸shu入ru端duan
，依yi次ci排pai成cheng一yi個ge環huan

，相xiang互hu之zhi間jian用yong絕jue緣yuan材cai料liao分fen隔ge，組zu成cheng一yi個ge象xiang圓yuan柱zhu體ti的de東dong西xi，與yu電dian機ji軸zhou連lian成cheng一yi體ti，電dian源yuan通tong過guo兩liang個ge碳tan元yuan素su做zuo成cheng的de小xiao柱zhu子zi（碳刷）
，在彈簧壓力的作用下
，從兩個特定的固定位置

，壓在上麵線圈電源輸入環狀圓柱上的兩點
，給一組線圈通電。

 

隨著電機轉動

，不同時刻給不同線圈或同一個線圈的不同的兩極通電，使得線圈產生磁場的N-S極與最靠近的永磁鐵定子的N-S極有一個適合的角度差
，磁場異性相吸、同性相斥，產生力量
，推動電機轉動。碳電極在線圈接線頭上滑動，象刷子在物體表麵刷
，因此叫碳“刷”。

 

相互滑動，會摩擦碳刷，造成損耗
，需要定期更換碳刷；碳刷與線圈接線頭之間通斷交替
，會發生電火花
，產生電磁破


，幹擾電子設備。

 

2 無刷電機工作原理

 

無刷電機中，換相的工作交由控製器中的控製電路（一般為霍爾傳感器+控製器
，更先進的技術是磁編碼器）來完成。

 

 

wushuadianjicaiqudianzihuanxiang，xianquanbudong

，cijixuanzhuan。wushuadianji，shishiyongyitaodianzishebei
，tongguohuoeryuanjian
，ganzhiyongciticijideweizhi
，genjuzhezhongganzhi，shiyongdianzixianlu，shishiqiehuanxianquanzhongdianliudefangxiang，baozhengchanshengzhengquefangxiangdecili，laiqudongdianji。xiaochuleyoushuadianjidequedian。

 

zhexiedianlu
，jiushidianjikongzhiqi。wushuadianjidekongzhiqi
，haikeyishixianyixieyoushuadianjibunengshixiandegongneng，birutiaozhengdianyuanqiehuanjiao
，zhidongdianji
，shidianjifanzhuan，suozhudianji，liyongshachexinhao，tingzhigeidianjigongdian。xianzaidianpingchededianzibaojingsuo
，jiuchongfenliyonglezhexiegongneng。

 

wushuazhiliudianjiyoudiandongjizhutihequdongqizucheng
，shiyizhongdianxingdejidianyitihuachanpin。youyuwushuazhiliudiandongjishiyizikongshiyunxingde，suoyibuhuixiangbianpintiaosuxiazhongzaiqidongdetongbudianjinayangzaizhuanzishanglingjiaqidongraozu
，yebuhuizaifuzaitubianshichanshengzhendangheshibu。

 

3 有刷電機與無刷電機調速方式的區別

 

shijishangliangzhongdianjidekongzhidoushitiaoya，zhishiyouyuwushuazhiliucaiyongledianzihuanxiang
，suoyiyaoyoushuzikongzhicaikeyishixianle，eryoushuazhiliushitongguotanshuahuanxiangde，liyongkekongguichuantongmonidianludoukeyikongzhi，bijiaojiandan。

 

1、有(you)刷(shua)馬(ma)達(da)調(tiao)速(su)過(guo)程(cheng)是(shi)調(tiao)整(zheng)馬(ma)達(da)供(gong)電(dian)電(dian)源(yuan)電(dian)壓(ya)的(de)高(gao)低(di)。調(tiao)整(zheng)後(hou)的(de)電(dian)壓(ya)電(dian)流(liu)通(tong)過(guo)整(zheng)流(liu)子(zi)及(ji)電(dian)刷(shua)地(di)轉(zhuan)換(huan)，改(gai)變(bian)電(dian)極(ji)產(chan)生(sheng)的(de)磁(ci)場(chang)強(qiang)弱(ruo)，達(da)到(dao)改(gai)變(bian)轉(zhuan)速(su)的(de)目(mu)的(de)。這(zhe)一(yi)過(guo)程(cheng)被(bei)稱(cheng)之(zhi)為(wei)變(bian)壓(ya)調(tiao)速(su)。

 

2
、無刷馬達調速過程是馬達的供電電源的電壓不變
，改變電調的控製信號
，通過微處理器再改變大功率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。

 

4 性能差別

 

TI的一個介紹視頻關於有刷電機與無刷電機的對比
，如下圖所示
，很完整。

 

 

1. 有刷電機結構簡單
、開發時間久、技術成熟

 

早zao在zai十shi九jiu紀ji誕dan生sheng電dian機ji的de時shi候hou，產chan生sheng的de實shi用yong性xing電dian機ji就jiu是shi無wu刷shua形xing式shi

，即ji交jiao流liu鼠shu籠long式shi異yi步bu電dian動dong機ji，這zhe種zhong電dian動dong機ji在zai交jiao流liu電dian產chan生sheng以yi後hou得de到dao了le廣guang泛fan的de應ying用yong。但dan是shi，異yi步bu電dian動dong機ji有you許xu多duo無wu法fa克ke服fu的de缺que陷xian，以yi致zhi電dian機ji技ji術shu發fa展zhan緩huan慢man。尤you其qi是shi直zhi流liu無wu刷shua電dian機ji一yi直zhi無wu法fa投tou入ru商shang業ye運yun營ying

，伴ban隨sui著zhe電dian子zi技ji術shu的de日ri新xin月yue異yi

，直zhi至zhi近jin幾ji年nian才cai慢man慢man投tou入ru商shang業ye運yun營ying，就jiu其qi實shi質zhi來lai說shuo依yi然ran屬shu於yu交jiao流liu電dian機ji範fan疇chou。

 

無刷電機誕生不久
，人們就發明了直流有刷電機。由於直流有刷電機機構簡單
，生產加工容易

，維修方便
，容易控製


；直流電機還具有響應快速、較大的起動轉矩
、從零轉速至額定轉速具備可提供額定轉矩的性能，所以一經問世就得到了廣泛應用。

 

2. 直流有刷電機響應速度快
，起動扭矩大

 

直(zhi)流(liu)有(you)刷(shua)電(dian)機(ji)起(qi)動(dong)響(xiang)應(ying)速(su)度(du)快(kuai)
，起(qi)動(dong)扭(niu)矩(ju)大(da)

，變(bian)速(su)平(ping)穩(wen)，速(su)度(du)從(cong)零(ling)到(dao)最(zui)大(da)幾(ji)乎(hu)感(gan)覺(jiao)不(bu)到(dao)振(zhen)動(dong)
，起(qi)動(dong)時(shi)可(ke)帶(dai)動(dong)更(geng)大(da)的(de)負(fu)荷(he)。無(wu)刷(shua)電(dian)機(ji)起(qi)動(dong)電(dian)阻(zu)大(da)（感抗），所以功率因素小，起動扭矩相對較小，起動時有嗡嗡聲，並伴隨著強烈震動，起動時帶動負荷較小。

 

3. 直流有刷電機運行平穩
，起
、製動效果好

 

有(you)刷(shua)電(dian)機(ji)是(shi)通(tong)過(guo)調(tiao)壓(ya)調(tiao)速(su)，所(suo)以(yi)起(qi)動(dong)和(he)製(zhi)動(dong)平(ping)穩(wen)，恒(heng)速(su)運(yun)行(xing)時(shi)也(ye)平(ping)穩(wen)。無(wu)刷(shua)電(dian)機(ji)通(tong)常(chang)是(shi)數(shu)字(zi)變(bian)頻(pin)控(kong)製(zhi)，先(xian)將(jiang)交(jiao)流(liu)變(bian)成(cheng)直(zhi)流(liu)，直(zhi)流(liu)再(zai)變(bian)成(cheng)交(jiao)流(liu)，通(tong)過(guo)頻(pin)率(lv)變(bian)化(hua)控(kong)製(zhi)轉(zhuan)速(su)
，所(suo)以(yi)無(wu)刷(shua)電(dian)機(ji)在(zai)起(qi)動(dong)和(he)製(zhi)動(dong)時(shi)運(yun)行(xing)不(bu)平(ping)穩(wen)

，振(zhen)動(dong)大(da)，隻(zhi)有(you)在(zai)速(su)度(du)恒(heng)定(ding)時(shi)才(cai)會(hui)平(ping)穩(wen)。

 

4. 直流有刷電機控製精度高

 

直流有刷電機通常和減速箱、譯碼器一起使用，使的電機的輸出功率更大
，控製精度更高，控製精度可以達到0.01毫hao米mi
，幾ji乎hu可ke以yi讓rang運yun動dong部bu件jian停ting在zai任ren何he想xiang要yao的de地di方fang。所suo有you精jing密mi機ji床chuang都dou是shi采cai用yong直zhi流liu電dian機ji控kong製zhi精jing度du。無wu刷shua電dian機ji由you於yu在zai啟qi動dong和he製zhi動dong時shi不bu平ping穩wen，所suo以yi運yun動dong部bu件jian每mei次ci都dou會hui停ting到dao不bu同tong的de位wei置zhi上shang，必bi須xu通tong過guo定ding位wei銷xiao或huo限xian位wei器qi才cai可ke以yi停ting在zai想xiang要yao的de位wei置zhi上shang。

 

5. 直zhi流liu有you刷shua電dian機ji使shi用yong成cheng本ben低di
，維wei修xiu方fang便bian。由you於yu直zhi流liu有you刷shua電dian機ji結jie構gou簡jian單dan，生sheng產chan成cheng本ben低di，生sheng產chan廠chang家jia多duo，技ji術shu比bi較jiao成cheng熟shu

，所suo以yi應ying用yong也ye比bi較jiao廣guang泛fan，比bi如ru工gong廠chang、加工機床、jingmiyiqideng，ruguodianjiguzhang，zhixugenghuantanshuajike，meigetanshuazhixuyaojiyuan
，feichangbianyi。wushuadianjijishubuchengshu，jiagejiaogao，yingyongfanweiyouxian，zhuyaoyingzaihengsushebeishang，birubianpinkongtiao、冰箱等

，無刷電機損壞隻能更換。

 

6. 無電刷
、低幹擾

 

無刷電機去除了電刷
，最直接的變化就是沒有了有刷電機運轉時產生的電火花，這樣就極大減少了電火花對遙控無線電設備的幹擾。

 

7. 噪音低，運轉順暢

 

無刷電機沒有了電刷，運轉時摩擦力大大減小
，運行順暢，噪音會低許多

，這個優點對於模型運行穩定性是一個巨大的支持。

 

8. 壽命長，低維護成本

 

少(shao)了(le)電(dian)刷(shua)
，無(wu)刷(shua)電(dian)機(ji)的(de)磨(mo)損(sun)主(zhu)要(yao)是(shi)在(zai)軸(zhou)承(cheng)上(shang)了(le)，從(cong)機(ji)械(xie)角(jiao)度(du)看(kan)，無(wu)刷(shua)電(dian)機(ji)幾(ji)乎(hu)是(shi)一(yi)種(zhong)免(mian)維(wei)護(hu)的(de)電(dian)動(dong)機(ji)了(le)，必(bi)要(yao)的(de)時(shi)候(hou)
，隻(zhi)需(xu)做(zuo)一(yi)些(xie)除(chu)塵(chen)維(wei)護(hu)即(ji)可(ke)。

 

5 無刷電機控製原理

 

電機驅動控製就是控製電機的轉動或者停止，以及轉動的速度。電機驅動控製部分也叫做電子調速器，簡稱電調
，英文electronic speed controller（ESC）。電調對應使用的電機不同
，分無刷電調和有刷電調。

 

youshuadianjideyongcitishigudingbudongde
，xianquanraozaizhuanzishang，tongguoyigedianshuagenhuanxiangqijiechujianduanlaigaibiancichangfangxianglaibaochizhuanzichixuzhuandong。wushuadianji，gumingsiyi，zhezhongdianjishimeiyousuoweidedianshuahehuanxiangqide
，tadezhuanzishiyongciti，erxianquanshigudingbudongde，zhijiejiedaowaibudianyuan，wentijiulaile
，xianquancichangfangxiangzenmegaibianne？shishishang，wushuadianjiwaibuhaixuyaoyigedianzitiaosuqi
，zhegetiaosuqishuobailejiushiyigedianjiqudong
，tasuishidouzaigaibianzhegudingxianquanneibudianliudefangxiang，baozhengtagenyongcitizhijiandezuoyonglishixianghupaichi，chixuzhuandongdeyiyanxu。

 

刷shua電dian機ji工gong作zuo可ke以yi不bu需xu要yao電dian調tiao，直zhi接jie把ba電dian供gong給gei電dian機ji就jiu能neng夠gou工gong作zuo
，但dan是shi這zhe樣yang無wu法fa控kong製zhi電dian機ji的de轉zhuan速su。無wu刷shua電dian機ji工gong作zuo必bi須xu要yao有you電dian調tiao
，否fou則ze是shi不bu能neng轉zhuan動dong的de。必bi須xu通tong過guo無wu刷shua電dian調tiao將jiang直zhi流liu電dian轉zhuan化hua為wei三san相xiang交jiao流liu電dian
，輸shu給gei無wu刷shua電dian機ji才cai能neng轉zhuan動dong。

 

zuizaodediantiaokebushixiangxianzaidediantiaoyiyang，zuizaoquanshiyoushuadiantiao，shuodaozhenikenengyaowenle，shenmeshiyoushuadiantiao
，hexianzaidewushuadiantiaoyoushenmequbie。shishishangzhechabieyakedalequle，youshuadiantiaohewushuadiantiaodoushigenjudianjilaishuode
，xianzaidianjidezhuanzi，jiushinengzhuandongdebufenquanshicitiekuai，xianquanshidingzibuzhuandongde
，yinweizhezhongjianmeiyoutanshua
，zhejiushiwushuadianji。eryoushuadianjine，gumingsiyijiushiyoutanshua
，suoyijiushiyoushuadianji
，xiangwomenpingchangxiaohaiziwandeyiershikuaiqiandeyaokongcheyongdedianjijiushiyoushuadianji。diantiaojiushigenjuzheliangzhongdianjiermingmingdeyoushuadiantiaohewushuadiantiao。congzhuanyedejiaodulaijiangnejiushiyoushuadiantiaojiushishuchushizhiliudian，wushuadiantiaoshuchushisanxiangjiaoliudian。zhiliudianjiushiwomendianchilicunchudedian，youzhengfujizhifen

，womenjiayong220V的，用於手機充電器或者電腦的電源都是交流電。交流電就是帶有一定的頻率，通俗講就是一根線上正負、正負的來回交換著；直流電就是正極是正極，負極是負極。交流直流弄清楚了，那麼什麼又是“三相機”呢？理論講三相交流電是電的一種傳輸形式，簡稱三相電
，是由3個頻率相同

、振幅相等
、相位依次互差120度的交流電勢組成的電源。通俗的講，就是我們家用的三項交流電，除了電壓、頻率、驅動角不同，其他都一樣，現在對於三相電和直流電都了解了吧。

 

 

無刷電調，輸入的是直流電，通過一個濾波電壓穩定電壓。然後分成倆兩路
，一路是電調的BEC使用，BEC是給接收機與電調自身單片機供電使用的，輸出至接收機的電源線就是信號線上的紅線和黑線，另一路是介入MOS管使用，在這裏，電調上電，單片機開始啟動，驅動MOS管(guan)震(zhen)動(dong)，使(shi)電(dian)機(ji)發(fa)出(chu)滴(di)滴(di)滴(di)的(de)聲(sheng)音(yin)。啟(qi)動(dong)後(hou)待(dai)命(ming)，有(you)些(xie)電(dian)調(tiao)帶(dai)有(you)油(you)門(men)校(xiao)準(zhun)功(gong)能(neng)，在(zai)進(jin)入(ru)待(dai)命(ming)前(qian)會(hui)監(jian)測(ce)油(you)門(men)位(wei)置(zhi)是(shi)在(zai)高(gao)還(hai)是(shi)低(di)還(hai)是(shi)中(zhong)間(jian)，高(gao)的(de)話(hua)進(jin)入(ru)電(dian)調(tiao)行(xing)程(cheng)校(xiao)準(zhun)，中(zhong)間(jian)的(de)話(hua)開(kai)始(shi)發(fa)出(chu)報(bao)警(jing)信(xin)號(hao)，電(dian)機(ji)會(hui)滴(di)滴(di)的(de)響(xiang)，低(di)的(de)話(hua)會(hui)進(jin)入(ru)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)。一(yi)切(qie)準(zhun)備(bei)就(jiu)緒(xu)後(hou)，電(dian)調(tiao)內(nei)的(de)單(dan)片(pian)機(ji)會(hui)根(gen)據(ju)PWM信(xin)號(hao)線(xian)上(shang)的(de)信(xin)號(hao)決(jue)定(ding)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)的(de)大(da)小(xiao)和(he)頻(pin)率(lv)的(de)高(gao)低(di)以(yi)及(ji)驅(qu)動(dong)方(fang)向(xiang)和(he)進(jin)角(jiao)多(duo)少(shao)來(lai)驅(qu)動(dong)電(dian)機(ji)的(de)轉(zhuan)速(su)，轉(zhuan)向(xiang)。這(zhe)就(jiu)是(shi)無(wu)刷(shua)電(dian)調(tiao)原(yuan)理(li)。在(zai)驅(qu)動(dong)電(dian)機(ji)運(yun)轉(zhuan)的(de)時(shi)候(hou)，電(dian)調(tiao)內(nei)共(gong)有(you)3組MOS管工作，每組2geji，yigekongzhizhengjishuchu
，yigekongzhifujishuchu，dangzhengjishuchushi，fujibushuchu，fujishuchushi

，zhengjibushuchu，zheyangziyejiuxingchenglejiaoliudian
，tongyang，sanzudoushizheyanggongzuode
，tamendepinlvshi8000HZ。講到這，無刷電調也相當於一個工廠裏電機上使用的變頻器或者調速器。

 

 

電調的輸入是直流，通常由鋰電池來供電。輸出是三相交流，可以直接驅動電機。另外航模無刷電子調速器還有三根信號輸入線，輸入PWM信號
，用於控製電機的轉速。對於航模，尤其是四軸飛行器，由於其特殊性，需要專門的航模電調。

 

 

nameweishenmezaisizhoufeixingqishangxuyaozhuanmendediantiaone，qiyoushenmetebiededifang？sizhoufeixingqiyousigejiang

，liangliangxiangduichengshizijiaochajiegou。zaijiangdezhuanxiangshangfenzhengzhuanhefanzhuan
，zheyangkedixiaodangejiangyexuanzhuanyinqidezixuanwenti。meigejiangdezhijinghenxiao，sigejiangzhuandongshidelixinlishifensande。buxiangzhijidejiang，zhiyouyigenengchanshengjizhongdelixinlixingchengtuoluoxingzhideguanxinglixinli，baochijishenburongyihenkuaidecefandiao。suoyitongchangyongdaodeduojikongzhixinhaogengxinpinlvhendi。

 

四軸為了能夠快速反應，以應對姿態變化引起的飄移，需要高反應速度的電調，常規PPM電調的更新速度隻有50Hz左右
，滿足不了這種控製所需要的速度
，且PPM電調MCU內置PID穩(wen)速(su)控(kong)製(zhi)，能(neng)對(dui)常(chang)規(gui)航(hang)模(mo)提(ti)供(gong)順(shun)滑(hua)的(de)轉(zhuan)速(su)變(bian)化(hua)特(te)性(xing)
，用(yong)在(zai)四(si)軸(zhou)上(shang)就(jiu)不(bu)合(he)適(shi)了(le)，四(si)軸(zhou)需(xu)要(yao)的(de)是(shi)快(kuai)速(su)反(fan)應(ying)的(de)電(dian)機(ji)轉(zhuan)速(su)變(bian)化(hua)。用(yong)高(gao)速(su)專(zhuan)用(yong)電(dian)調(tiao)，IIC總(zong)線(xian)接(jie)口(kou)傳(chuan)送(song)控(kong)製(zhi)信(xin)號(hao)，可(ke)達(da)到(dao)每(mei)秒(miao)幾(ji)百(bai)上(shang)千(qian)次(ci)的(de)電(dian)機(ji)轉(zhuan)速(su)變(bian)化(hua)
，在(zai)四(si)軸(zhou)飛(fei)行(xing)時(shi)，姿(zi)態(tai)時(shi)刻(ke)能(neng)夠(gou)保(bao)持(chi)穩(wen)定(ding)。即(ji)使(shi)受(shou)到(dao)外(wai)力(li)突(tu)然(ran)衝(chong)擊(ji)，依(yi)舊(jiu)安(an)然(ran)無(wu)恙(yang)。

 

EMC是電子行業的一個重要領域，具有嚴格的法規，電機是EMI的重要來源。希望此文能加深廣大工程們對電機的理解，提前采取適當的措施來抑製EMI。

 

 

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