第468章 无刷电动机

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【因为前文提到的有刷电动机的电刷磨损大，寿命短，以及受滑动摩擦导致产生电火花和发热极大限制了其转速上限，所以一直以来科学家们都希望发明出无刷电动机。

但是早在1821年时，英国物理学家便首次发明了有刷电机。

可直到1955年时，美国科学家才发明出用晶体管换向线路来替代机械换向，无刷电动机才由此诞生。

这期间足足经历了一百三十四年之久。

中国更是要直到1993年才发明出自己的无刷电动机，让人唏嘘的是中国的这项重大发明还是一位死刑犯研制出来的。

也就意味着中国在这方面的科技发展，且在有充足经验可以借鉴的情况下，仍然晚了美西方三十八年。

可见无刷电动机的复杂与电力应用的发展需要多么坚实的基础。

说到底无刷电动机就是靠电子电路实现了电流可变且高效，没有了有刷电动机会磨损的关键缺陷。

先从基础结构说起。

无刷直流电机也是由电源、定子、转子构成，不过它多了一个控制电流的控制器。

前面已知有刷电动机是中间靠通电赋予磁场的电磁铁在转，外围两侧的弯曲永磁体是不转的。

而无刷电动机可根据结构设计需要有两种基本结构，一种是它中间的电磁铁是固定不转的，是其外围一圈的永磁体在转。

这种是外转子无刷电动机。

另一种是中间的永磁体转，而外面一圈的电磁体不转，以通电产生磁场和不断调整磁场驱动中间永磁体转。

这种就是内转子无刷电动机。

它们的区别是同等体积下，外转子的圆径大，离旋转中心圆，所以比内转子的转速要慢一些，不过它的转动惯量大，扭矩也就更大。

适用于如电动汽车、工业机械等，需要高扭矩输出的应用。

而内转子的无刷电动机圆径小，离旋转中心近，所以同等功率下转速可以更快，不过相应的扭矩也会更小。

适用于需要高速运转但扭矩要求不高的电器，如航模、无人机、机器人、精密医疗设备等。

两种无刷电动机的运行原理是一样的，都是利用磁体的吸引力和同斥力驱动转子旋转。

以结构最简单的外转子无刷电动机为例。

它的外围转子是两块不同极性的永磁体，而它的中间通常是三组、六组或九组磁极对称的电磁体围绕圆形组成。

无刷电动机的电磁体数量通常是三的倍数，一是因为无刷电机多为三相电机，采用三相供电方式。

二是多组电磁体可使转子在旋转过程中受到的磁场力更均衡。

例如当一组电磁体通电，对外转子的永磁体施加异极吸引力牵引它移动后，便要在外转子移动至下一组电磁体前，立即断开对开始的那一组电磁体的电流，并同时给新一组的电磁体通电以施加新的吸引力。

避免前一组电磁体施加的牵引力变成外转子旋转的阻力，确保持续牵引外转子维持旋转。