有刷電機與無刷電機的原理，為甚麼無刷電機轉的更快？

這是一臺常見的家用吹風機 結構非常簡單 主要由雲母片 電熱絲 有刷折扣電機 扇葉 和 嗯 一塊石頭組成 這是一個配重塊 裏面封的水泥 沒有這個東西 吹風機太輕了 說回這裏面的主角 這臺有刷折扣電機 它的最高轉速 約每分鐘兩萬轉 這也是各種小家電 還有兒童玩具中 最常用的電機類型 雖然吹風機介入的是交流電 但是通過這上面 由四個二極管組成的 全球整流電路 輸入電機的 就是直流電了 接下來我們就來聊聊 這臺有刷折扣電機的原理 我是方包 蹦 在介紹電機之前 我們需要掌握一點 基本的電磁知識 這是一個最簡單的 閉合直流電路 由電池 導線 和小燈泡組成 最好再加一個開關 控制電路的斷合 閉合開關 電路導通 導線中有電流流動 小燈泡亮起 而導線中電流流動的方向 是從電池高電位的正極 流向低電位的負極 順時針流動 如果我們把電池反過來安裝 電路依然會導通 只不過導線中的電流方向 變成了逆時針 如果我們把小燈泡 換成螺管線圈 接入電路 因爲電流的磁效應 也就是通有電流的導線 會在其周圍產生磁場的現象 將導線盤成螺管線圈 會將磁場疊加 表現出更強的磁場 通以從左到右的電流 根據安培右手定則 用右手握住通電螺線管 四指指向電流方向 大拇指所指的異端 就是通電線圈產生磁場的N極 如果我們改變電流方向 那通電線圈產生的磁場方向 也隨之改變 我們在螺管線圈中 插入一根鐵芯 能夠大大增加磁感應強度 這樣我們就得到了一塊 能夠隨意產生 並改變磁場方向的電磁鐵 它和永磁鐵有着相同的性質 同極相斥 異極相吸 現在我們改變一下這塊電磁鐵的形態 讓它可以繞軸心轉動 並將其稱爲轉子 同時在兩側各放置一塊弧形永磁鐵 兩塊永磁鐵分別是N極和S極指向轉子 且固定不動 將其稱爲定子 給轉子從左側通入電流 令其產生磁場 由於同極相斥 只要稍微偏轉 轉子就會立刻轉動半周 並因爲異性相吸而停住 如果想要讓轉子繼續轉動 就需要改變線圈中的電流方向 來切換轉子的磁極方向 而改變電流方向 就要用到幻象片和電刷 同質幻象片固定在轉子中軸上 與線圈相連 而電刷則在彈簧的作用下緊貼幻象片 且位置固定不動 並與電源相連 開啓電源後 我們讓電流從右側電刷 經由幻象片流入線圈 再從左側電刷流出 線圈產生磁場 轉子轉動 當轉到水平位置後 轉子由於慣性繼續轉動 此時兩邊電刷各自切換所接觸的幻象片 線圈中的電流方向反轉 轉子的磁極也隨之反轉 因爲幻象片的存在 線圈中的電流方向 就能在轉子轉動的同時自動完成切換 從而不斷改變磁極方向 保持轉動 這就是有刷直流電機的雛形 不過大家應該很容易就能發現它的問題 除去轉速不勻 在斷開電源後 轉子大概率會在兩側永磁體的吸引下 保持水平狀態 此時通電 轉子是無法在不介入外力的情況下 轉動起來的 因此我們實際使用的 左右兩塊永磁體定子的電機 轉子通常爲三線圈或五線圈 這樣的基礎線圈 這樣它就不存在一個平衡位置 當電流從右側電刷進入時 其中兩個線圈對外磁極爲S級 另一個爲N級 此時轉子逆時針轉動 並不斷切換線圈的磁極方向 以保持轉動 當電流從左側電刷進入時 其中兩個線圈對外磁極爲N級 另一個爲S級 此時轉子便以順時針轉動 這就是有刷直流電機 轉動以及切換方向的原理了 我們可以通過增大電壓電流的方法 來提高電機轉速 然而這種方法 對於有刷電機轉速的提升是有限的 這種限制 就來自於有刷電機的關鍵部件 電刷 電刷和幻象片接觸 所造成的動力消耗 材料磨損無法避免 也極易產生電火花 因此搭載高轉速電機 且使用環境比較複雜的產品 通常會設計爲 易於更換電刷的結構 爲了進一步提高電機轉速 我們就要改進電刷和幻象片的結構 或者去掉電刷 這就是我們接下來聊的無刷電機 我們還是介紹一種 最基礎的無刷電機構型 和剛剛介紹的有刷電機剛好相反 無刷電機通常使用永磁鐵作爲轉子 而線圈鐵芯製成的電磁鐵 作爲定製 有感無刷電機 還需要霍爾元件 來感應轉子的狀態和位置 現在我們簡化一下它的控制電路 並接通電源 此時靠近轉子n級的 E3霍爾元件激活 控制電路中的其中兩個莫斯關導通 電流流經AC線圈 A線圈對內磁基爲n級 C線圈對內磁基爲s級 A線圈排斥轉子 C線圈吸引轉子 由此推動轉子旋轉 隨着轉子的轉動 此時只有3號霍爾元件被激活 控制電路切換開關 AB線圈導通 對內磁基分別爲n級和s級 繼續推動轉子轉動 就這樣 控制電路不斷改變線圈的通電情況 轉子就能夠不停的轉動下去 這就是有感直流無刷電機的原理 無刷電機的種類和應用領域都非常廣泛 其中國產無刷電機的優秀代表 是裝備在追米高速普洱吹風機上的 追米自研三箱無刷電機 轉速高達每分鐘13萬轉 配合獨特的風道設計 可吹出65米每秒的超高風速 如此高的轉速 得益於追米在無刷電機方面的研發投入 超高風速帶來的強勁氣流 無錫高溫也能快速幹發 當然追米也配備有NTC恆溫檢測功能 每秒100次溫度檢測 實時調整 確保出風口溫度恆定在57攝氏度 高速出風的同時 噴射兩億級高濃度負離子 有效中和髮絲靜電 盡其所能改善毛躁 追米在追求超高轉速的同時 也在努力打造最佳的噪音控制 通過改進液輪設計 將尖銳的高頻噪音 調製到仍然無法感知的頻率 並優化電機動平衡 增加簡人套 改進風道 優化算法等方式 進一步降低噪音 讓我們更完美的護髮造型的同時 帶來更加舒適的使用體驗 這臺追米高速普洱吹風機 我已經用了有一段時間了 使用感受還很不錯 我之前都不用吹風機的 洗完 乾毛巾擦一擦 睡覺 發育還比較毛濤 最近我每天晚上都有在用它 手感是比以前好些了 吹乾速度也確實很快 我這個頭髮 半分鐘來的 而且它的重心在握把上 握持感也比較舒適 吹乾了睡覺也確實更舒服了 就算廣大男同胞自己不用吹風機 作爲禮物送人也是挺不錯的 如果有需要的朋友可以再多瞭解一下 點擊評論區鏈接 即可支援購買界面 向客服報暗號 幫貓 還有額外的禮品贈送 好了 以上便是本期視頻的全部內容了 感謝追蜜對本期視頻的贊助 每一項發明的背後 都是設計者的奇思妙想和證明邏輯 我是放風 感謝您的關注 我們下期再見