无刷、有刷、步进电机性能PK

BME知识12个月前

  在设计使用电机的设备时,当然需要选择最适合所需工作的电机。此前我们已经介绍过了有刷电机、步进电机及无刷电机的特点和驱动方法,在这里将对它们的特点、性能和特性进行比较,希望能够成为您在选择电机时的参考。但是,由于同一类别的电机中又包括多种规格,因此请仅用作参考。最终还是需要通过各电机的技术规格书来确认详细信息。

小型电机的特点

下表中汇总了步进电机、有刷电机和无刷电机的特点。

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步进电机

有刷电机

无刷电机

旋转方法

通过驱动电路按决定电枢绕组各相(有两相、三相、五相)的顺序励磁

通过电刷和换向器的滑动接触式整流机构,切换电枢电流。

通过用磁极位置传感器和半导体开关代替电刷和换向器的功能来实现无刷

驱动电路

需要

不需要

需要

转矩

转矩比较大。(特别是低速时的转矩)

启动转矩大,转矩与电枢电流成正比 (中~高速时的转矩比较大)

旋转速度

与输入脉冲频率成正比。在低速范围有失步区

与电枢施加电压成正比。速度随着负载转矩的增加而下降

高速旋转

高速旋转有难度(需要放慢速度)

由于电刷和换向器整流机构的限制,最高可到几千rpm

最高可到几千~几万rpm

旋转寿命

由轴承寿命决定。几万小时

受电刷和换向器磨损的限制 几百~几千小时

由轴承寿命决定 几万~几十万小时

正转和反转方法

需要改变驱动电路励磁相的顺序

使引脚电压的极性相反即可反转

需要改变驱动电路励磁相的顺序

控制性

可进行旋转速度和位置(旋转量)由指令脉冲决定的开环控制(但存在失步问题)

恒速旋转需要速度控制(使用速度传感器的反馈控制) 由于转矩与电流成正比,因此转矩控制很容易

获取的难易程度

容易:品种比较多

容易:制造商和品种多,选项多。

困难:主要是针对特定应用的专用电机

价格

如果包括驱动电路,则价格较贵 比无刷电机便宜

相对便宜,无芯电机因其磁铁升级而有点贵

如果包括驱动电路,则价格较贵

小型电机的性能比较

雷达图中列出了各种小型电机的性能比较。

002.png 

  

小型电机的转速-转矩特性

下面总结了各小型电机的转速-转矩特性。可以认为无刷电机和有刷电机基本相同。

003.png 

  

关键要点

 

·      可以将小型电机的特点、性能、特性比较结果用作电机选型时的参考。

·      同一类别的电机中又包括多种规格,因此小型电机的特点、性能、特性比较结果仅用作参考。

·      最终还是需要通过各电机的技术规格书来确认详细信息。

 

附:电机的种类与分类

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