嵌入式 - 经典的有刷电机和先进的无刷电机

news2024/11/23 12:06:18

自从无刷直流电机诞生，“古老的”有刷电机就开始没落，但它依然是低成本应用的可靠选择，并且实现起来简单。

在有刷电机中，磁极方向的跳转是通过移动固定位置的接触点来完成的，该接触点在电机转子上与电触点相对连接。这种固定触点通常由石墨制成，与铜或其他金属相比，在大电流短路或断路/起动过程中石墨不会熔断或者与旋转触点焊接到一起，并且这个触点通常是弹簧承载的，所以能够获得持续的接触压力。

电机工作时，线圈和换向器旋转，磁钢和碳刷不转，线圈电流方向的交替变化是随电机转动的换相器和电刷来完成的。这种电机具有造价相对较低、扭力高、结构简单、易维护等优点。

有刷电机的缺点就是它的换向器和电刷。

由于使用MOSFET和IGBT作为电机的开关及其更加实用、更加经济可靠的控制方式，早在几十年前，有刷电机的优势便开始衰落。取而代之的是无刷直流(BLDC)电机及其变体，如步进电机，这些电机逐渐成为主流的直流电机。现在，无数的，磁盘驱动器，打印机以及扫地机器人、电动自行车等中小型设备等都使用了无刷直流电机。

这种转变的原因很显然：使用开关器件，驱动器和智能控制器的先进设备使电机系统在效率、可靠性、电气噪声、可控性和多功能性等方面变得更优秀。这些BLDC电机没有刷子磨损，也不会引起EMI / RFI。因此，随着无刷替代品的使用，BDC电机的使用量急剧下降。

尽管从有刷电机到无刷电机发生了巨大的转变，但在能够满足必要的性能，低成本和足够的可靠性的前提下，有刷电机依旧是一个很好的选择。如便宜的玩具以及一些功能简单的应用场合，如汽车的电动座椅等。有刷直流兆瓦级的用户现在还是很多。

简易两极直流电动机的原理

下图是简易二极有刷直流电动机的原理。直流电动机旋转。

1, 此为一个简单的直流电（D.C.）电动机。当线圈通电后，转子周围产生磁场，转子的左侧被推离左侧的磁铁，并被吸引到右侧，从而产生转动。

2, 转子依靠惯性继续转动。

3, 当转子运行至水平位置时整流子将线圈的电流方向逆转，线圈所产生的磁场亦同时逆转，使这一过程得以重复。

4，反复上述步骤，电动机即会旋转。

下面链接是TI的马达驱动产品列表：

Motor drivers | TI.com

Brushed DC (BDC) motor drivers - 有刷电机

Brushless DC (BLDC) motor drivers - 无刷电机

Brushed DC (BDC) motor drivers

创建更小、更高效的电机驱动系统，并提供强大的保护功能。

利用我们具有精确电流检测和高级诊断功能的高集成度直流有刷电机驱动器产品组合，设计出更小、更高效的电机驱动系统。我们可扩展的智能直流有刷电机驱动器产品组合具有宽电压范围和多种架构，适用于各种工业和汽车应用。

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Design smaller, more efficient motor drive systems using our portfolio of highly-integrated brushed DC motor drivers with accurate current sensing and advanced diagnostics. With a wide voltage range and variety of architectures, our scalable portfolio of intelligent brushed DC motor drivers is suited for a wide range of industrial and automotive applications.

不同尺寸的电机；

Brushless DC (BLDC) motor drivers

用于无刷直流电机控制的智能栅极驱动器和集成电机驱动器 IC。

利用我们的 BLDC 电机驱动器产品组合，最大限度地提高三相无刷电机和永磁同步电机 (PMSM) 的性能。凭借智能栅极驱动器、集成电机控制、集成 FET 和功能安全设计包等关键特性，我们的器件可增强工业、个人电子和汽车应用领域的设计。

Smart gate drivers and integrated motor driver ICs for BLDC motor control

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