TF電機(jī)

在微型電機(jī)中，根據(jù)結(jié)構(gòu)與工作原理可以分為有刷直流電機(jī)和無刷直流電機(jī)。有刷電機(jī)的歷史最為悠久，也是至今使用最多的微型電機(jī)，微型電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，線圈與換向器旋轉(zhuǎn)，磁鋼和碳刷不轉(zhuǎn)，線圈電流方向的交替變化是隨著微型電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的換向器和電刷來完成。微型電機(jī)價(jià)格較低，扭力高，結(jié)構(gòu)簡單，易于維護(hù)。

不過由于有刷微型電機(jī)的結(jié)構(gòu)限制，它的缺點(diǎn)也是非常明顯的，如機(jī)械換向會(huì)與電刷產(chǎn)生摩擦，有電磁干擾，特別是大型的有刷直流電機(jī)噪聲大、需要經(jīng)常更換電刷。

而無刷直流微電機(jī)是除了有刷電機(jī)之外使用較多的一種微型電機(jī)，它沒有采用電刷裝置，沒有了電刷的摩擦大大的增加了使用壽命，降低了微型電機(jī)的噪音，但是無刷微型電機(jī)價(jià)格比較貴，在航模產(chǎn)品應(yīng)用比較多。

在控制方面必須通過電調(diào)控制才能實(shí)現(xiàn)不斷的運(yùn)轉(zhuǎn)，碳刷微型電機(jī)旋轉(zhuǎn)是繞組，無刷電機(jī)無論是外轉(zhuǎn)子還是內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)都是磁鐵。所以無論何種類型的微型電機(jī)都是定子和轉(zhuǎn)子共同組成的。

在無刷微型電機(jī)中，定子是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的部分，支撐轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，主是是由硅鋼片、漆包線、軸承、支撐件構(gòu)成，微型電機(jī)的轉(zhuǎn)子則是永磁體（黏貼釹鐵硼磁鐵），定子旋轉(zhuǎn)磁場作用進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的部件主要有轉(zhuǎn)軸、磁鐵、支撐件，定子和轉(zhuǎn)子組成的磁極對數(shù)還影響著微型電機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭力。

無刷電機(jī)的前蓋、中殼、后蓋主要是整體結(jié)構(gòu)件，起到構(gòu)建電機(jī)整體結(jié)構(gòu)的作用。但是外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)的外殼同時(shí)也是磁鐵的磁路通路，所以外殼必須是導(dǎo)磁性的物質(zhì)構(gòu)成。內(nèi)轉(zhuǎn)子的外殼只是結(jié)構(gòu)件，所以不限定材質(zhì)。但是內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)比外轉(zhuǎn)子電機(jī)多一個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯，這個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯的作用同樣也是起到磁路通路的作用。

磁鐵安裝在轉(zhuǎn)子上，是微型電機(jī)重要的部分，微型電機(jī)的性能參數(shù)和磁鐵相關(guān)，如功率、轉(zhuǎn)速、扭矩等；

硅鋼片是有槽微型電機(jī)的的重要部分，不過無槽微型電機(jī)是沒有硅鋼片的，但是應(yīng)用多的微型電機(jī)還是有槽的居多，它在整個(gè)微型電機(jī)系統(tǒng)中主要起到降低磁組、參與磁路運(yùn)轉(zhuǎn)的作用；

轉(zhuǎn)軸是微型電機(jī)直接受力部分，它的硬度得滿足轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)需求。

無刷微型直流電機(jī)工作原理：微型電機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)為轉(zhuǎn)子、定子、位置傳感器三個(gè)部分，位置傳感按轉(zhuǎn)子位置的變化沿著一定次序?qū)Χㄗ永@組的電流進(jìn)行換流(即檢測轉(zhuǎn)子磁極相對定子繞組的位置，并在確定的位置處產(chǎn)生位置傳感信號，經(jīng)信號轉(zhuǎn)換電路處理后去控制功率開關(guān)電路，按一定的邏輯關(guān)系進(jìn)行繞組電流切換)。定子繞組的工作電壓由位置傳感器輸出控制的電子開關(guān)電路提供。

微型電機(jī)位置傳感器有三種類型

1）磁敏式位置傳感器：，其磁敏傳感器件（例如霍爾元件、磁敏二極管、磁敏詁極管、磁敏電阻器或?qū)Ｓ眉呻娐返龋┭b在定子組件上，用來檢測永磁體、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的磁場變化；

2）光電式位置傳感器：在定子組件上按一定位置配置了光電傳感器件，轉(zhuǎn)子上裝有遮光板，光源為發(fā)光二極管或小燈泡，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件將會(huì)按一定頻率間歇間生脈沖信號；

3）電磁式位置傳感器：是在定子組件上安裝有電磁傳感器部件（如耦合變壓器、接近開關(guān)、LC諧振電路等），當(dāng)永磁體轉(zhuǎn)子位置發(fā)生變化時(shí)，電磁效應(yīng)將使電磁傳感器產(chǎn)生高頻調(diào)制信號（其幅值隨轉(zhuǎn)子位置而變化）。

簡單來講，微型電機(jī)是通過改變輸入定子線圈上電流波交變頻率和波形，微型電機(jī)繞組線圈周圍形成一個(gè)一個(gè)繞電機(jī)幾何軸心全轉(zhuǎn)的磁場，這個(gè)磁場驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子上的永磁磁鋼轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)就轉(zhuǎn)起來了，電機(jī)的性能和磁鋼數(shù)量、磁鋼磁通強(qiáng)度、電機(jī)輸入電壓大小等因素有關(guān)，更與無刷電機(jī)的控制性能有很大關(guān)系，因?yàn)檩斎氲氖侵绷麟?，電流需要電子調(diào)速器將其變成三相交流電，還需要從遙控器接收機(jī)那里接收控制信號，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速以滿足模型使用需要。

所以說決定微型電機(jī)使用性能的是電子調(diào)速器，好的電調(diào)需要有單片機(jī)控制程序設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)、復(fù)雜加工工藝等過程的總體控制，所以一般來說價(jià)格要比普通微型電機(jī)高出很多。

微型直流電機(jī)電動(dòng)勢：左手定則、右手定則、右手螺旋定則

微型電機(jī)電動(dòng)勢

1）左手定則：讓磁感線穿過手掌正面，手指方向是電流方向，大拇指的方向是產(chǎn)生磁力方向，簡單說就是磁場中的載流導(dǎo)體，會(huì)受到力的作用；

2）右手定則：讓磁感線穿過掌心，大拇指方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)方向，手指方向?yàn)楫a(chǎn)生的電動(dòng)勢方向，跟左手定則的相反，磁場中的導(dǎo)體因受到力的牽引切割磁感線產(chǎn)生電動(dòng)勢。

3）右手螺旋定則：用右手握住通電螺線管，使四指彎曲與電流方向一致，那么大拇指所指的那一端就是通電螺旋管的N極，這個(gè)定則是通電線圈判斷極性的基礎(chǔ)，紅色箭頭方向即為電流方向。

微型電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)基本原理

圖①狀態(tài)：當(dāng)兩頭的線圈通上電流時(shí)，根據(jù)右手螺旋定則，會(huì)產(chǎn)生方向指向右的外加磁感應(yīng)強(qiáng)度B（如粗箭頭方向所示），而中間的轉(zhuǎn)子會(huì)盡量使自己內(nèi)部的磁感線方向與外磁感線方向保持一致，以形成一個(gè)最短閉合磁力線回路，這樣內(nèi)轉(zhuǎn)子就會(huì)按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)了；

當(dāng)轉(zhuǎn)子磁場方向與外部磁場方向垂直時(shí)，轉(zhuǎn)子所受的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩最大。注意這里說的是“力矩”最大，而不是“力”最大。誠然，在轉(zhuǎn)子磁場與外部磁場方向一致時(shí)，轉(zhuǎn)子所受磁力最大，但此時(shí)轉(zhuǎn)子呈水平狀態(tài)，力臂為0，當(dāng)然也就不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)了。力矩是力與力臂的乘積。其中一個(gè)為零，乘積就為零了，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到水平位置時(shí)，雖然不再受到轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的作用，但由于慣性原因，還會(huì)繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)若改變兩頭螺線管的電流方向，如圖所示，轉(zhuǎn)子就會(huì)繼續(xù)順時(shí)針向前轉(zhuǎn)動(dòng)。

圖②狀態(tài)：不斷改變兩頭螺線管的電流方向，內(nèi)轉(zhuǎn)子就會(huì)不停轉(zhuǎn)起來了。改變電流方向的這一動(dòng)作，就叫做換相（何時(shí)換相只與轉(zhuǎn)子的位置有關(guān)，而與其他任何量無直接關(guān)系）。

無刷微型直流電機(jī)參數(shù)

1）額定電壓：也就是微型電機(jī)合適的工作電機(jī)，微型電機(jī)適合的工作電機(jī)比較多，額定電壓是指定了負(fù)載條件得出的情況；

2）KV值：微型有刷電機(jī)是根據(jù)額定工作電壓來標(biāo)注額定轉(zhuǎn)速的，無刷電機(jī)KV值概念，可以讓用戶直觀了解微型無刷電機(jī)在具體工作電壓下的轉(zhuǎn)速（實(shí)際轉(zhuǎn)速=KV值×工作電壓）；

3）轉(zhuǎn)矩：微型電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生可以用來帶動(dòng)機(jī)械負(fù)載的驅(qū)動(dòng)力矩，也就是微型電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)力量；

4）轉(zhuǎn)速：也就是微型電機(jī)每分鐘的轉(zhuǎn)速；

5）最大電流：微型電機(jī)能承受并安全工作的最大電流；

6）最大功率：微型電機(jī)能承受并安全工作的最大功率（功率=電壓×電流）；

微型無刷電機(jī)功率與效率

微型電機(jī)輸出功率=轉(zhuǎn)速×扭矩，在同等功率下，轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的關(guān)系是此消彼長的，就是微型電機(jī)轉(zhuǎn)速越高，轉(zhuǎn)矩就越低，反之轉(zhuǎn)速越低，轉(zhuǎn)矩就越高，這個(gè)規(guī)律用于所有的微型電機(jī)，微型電機(jī)有自己的轉(zhuǎn)矩上限，最大功率就是這個(gè)上限，假如超過了這個(gè)最大功率，就會(huì)燒毀微型電機(jī)，這個(gè)最大功率也是指定工作電壓情況下得出的，假如更高的工作電壓，同理最大功率也會(huì)提高，公式Q=I2R導(dǎo)體的發(fā)熱與電流的平方是正比關(guān)系，在更高的電壓下，如果是同樣的功率，電流將下降導(dǎo)致發(fā)熱減少，使得最大功率增加。

無刷微型電機(jī)電壓與效率的關(guān)系

1）功率=電壓×電流；

2）發(fā)熱量=電流的平方×電阻。

由公式得出兩個(gè)結(jié)論：在同功率下，電壓越高電流越小，并推出：在同功率下，電壓越高發(fā)熱量越小。

微型電機(jī)的磁極對數(shù)：磁場的旋轉(zhuǎn)速度又稱同步轉(zhuǎn)速，它與三相電流的頻率和磁極對數(shù)p有關(guān)。若定子繞組，在任一時(shí)刻合成的磁場只有一對磁極(磁極對數(shù)p=1)，即只有兩個(gè)磁極，對只有一對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場而言,三相電流變化一周,合成磁場也隨之旋轉(zhuǎn)一周，如果是50hz的交流電，旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速就是50轉(zhuǎn)/秒或3000轉(zhuǎn)/分，在工程技術(shù)中，常用轉(zhuǎn)/分（r/min）來表示轉(zhuǎn)速。如果定子繞組合成的磁場有兩對磁極(磁極對數(shù)p=2)，即有四個(gè)磁極，可以證明，電流變化一個(gè)周期，合成磁場在空間旋轉(zhuǎn)180度，由此可以得出：p對磁極旋轉(zhuǎn)磁場每分鐘的同步轉(zhuǎn)速為n=60f/p。當(dāng)磁極對數(shù)一定時(shí)，如果改變交流電的頻率，則可改變旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速，這就是變頻調(diào)速的基本原理。由于電機(jī)的磁極是成對出現(xiàn)的，所以也常用極對數(shù)表示；

微型無刷電機(jī)的磁鐵：釹鐵硼磁鐵是我們生活中常見的黑乎乎的鐵氧體磁鐵磁性的3倍！當(dāng)然了，價(jià)格更是鐵氧體磁鐵的10倍以上，無刷電機(jī)終歸屬于永磁電機(jī)，而永磁電機(jī)的功率、特點(diǎn)等特性完全取決于磁鐵。基本可以說吧，磁鐵的體積決定了微型電機(jī)的最大功率；

微型直流電機(jī)的硅鋼片：空氣是弱導(dǎo)磁的，但鐵是導(dǎo)磁的，硅鋼片的作用就是把磁鐵的磁路引導(dǎo)過來并形成回路，這就需要電機(jī)磁阻(理解為電阻即可)比較小。