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无刷电机和有刷电机优缺点对比

发布时间:2021-05-17 15:22:46  浏览次数:194

一)“无刷”“有刷”的基本概念: 目前电动自行车广泛采用的是直流永磁电机,直流永磁电机按照是否采用电刷换向可分为有刷电机和无刷电机两种,有刷电机是直流电机的主流产品,目前绝大多数电动自行车电机都是有刷电机。无刷电机是一种特殊的直流电机,它采用内置传感器外加电子换向器的方法进行电子换向,无刷电机主要是为了消除电刷的磨损,以及电刷接触所产生的噪声。 

 

二)有刷电机的缺点没有成为阻碍它在电动自行车中广泛应用的要素: 电刷磨损和电机噪声是“有刷”相对与“无刷”的两个最主要的缺点,但尽管存在这两个缺点,为什么国内绝大多数品牌厂家仍采用有刷电机的方案呢,难道他们没有意识到这个问题吗?原因在于: 

 

A)电刷的磨损不构成主要问题 电动自行车是一种间断性工作的交通工具,一组电池通常最长的放电时间(骑行时间)一般为2-3个小时,使用者每天使用贸易的平均时间大约为1-2个小时,而现在,广泛应用于电动自行车的盘式转子电机采用平面式换向器和优质加长式电刷,工作寿命一般在1500小时以上,因此,按每个用户平均每天骑车1.5小时计算,一组电刷的使用时间已达1000天。可以看出,一组合格的电刷服役时间已接近三年,而更换一组电刷的成本仅为5元左右,平均每年不足2元!更何况,电动自行车使用了3年也确实有必要对车辆作一些全面的检查和维护,更换一些磨损零件,宣扬贸易电机十年免维护这种夸大的观点,有误导消费者的嫌疑。 

 

B)电机发出一点声音是正常的 笔者在走访市场时,一位无刷电机电动车的促销员,演示无刷电机在空载条件下的静音特性,以此证明无刷电机要比有刷电机优越得多,其实,购买电动车绝不是购买空调设备,消费者大可不必为它是否毫无噪声而作出购买与否的决定。事实上,使用过无刷电机电动车的用户会知道,无刷电机在空载时或低负载时(如平坦无风情况下)电机发出的声音确实很小,但是,当运行至重载状态如上坡,顶风,它往往会发出远远比有刷电机更为“巨大”的音响,甚至出现令人不适的电磁抖动,而这种声音在安静的店堂促销过程中是不会出现的。 事实上,车辆电机运行时发出一些声音是正常的,毕竟它是一种户外使用的交通工具,国家规定的噪声合格标准为小于62分贝,绝大多数国产有刷电机都可以将分贝值控制在55分贝以下,属合格产品。无刷电机的促销员引导消费者追求“静音”,像促销空调机那样去促销电动车,也有误导消费者之嫌疑,空调噪声太大会影响睡眠,而电动车发出一点声音是绝不会影响使用的! 

 

三)现有的无刷电机方案存在的一系列问题: 某晚报《无刷胜有刷》一文武断地将有刷电机指责为“寿命短、噪声大、效率低”,甚至指出“一般使用6个月至一年就需要更换电机内的碳刷”,讨伐之音毫无顾虑!为此,本文也步其所为,略数电动自行车无刷电机之弊端。 

 

A)传感器工作环境差,导致系统失效! 正规的无刷电机设计一般需要在非热源区设置光电或磁性(霍尔元件)传感器,用于检测电机转动位置,发出控制换向的信号,而现在市售的绝大多数所谓的电动自行车专用的无刷电机轮毂,由于受到设计尺寸和安装方式的限制,无法将传感器与热源隔离,几乎都采用了在铁芯定子上定位开槽并用胶水固定三个霍尔元件的方法来安装传感器,众所周知,电机的热源是一个客观存在,它来自电机的铜损和铁损,特别是当电机工作在较低效率区时,热量聚集的速度很快,于是铁芯就会发热,直接设置在热源区的传感元件会出现性能漂移,导致换向误差,一旦换向错误,则会导致电机效率的大辐度下降,温度进一步升高,以致进入恶性循环,直接导致电子换向器烧毁,一般表现为“短路”。一旦“短路”,无刷电机就有一种被“卡死”的感觉,转动十分困难,使用者甚至不能脚踩骑行。只有请三轮车或出租车运回,有经验的用户会自备一把剪刀,一旦短路卡死,就将电机输入线剪断,使之“开路”,这样,被烧毁的“无刷”,就可以蹬回到维修部了。 

 

B)感应电动势,导致控制器烧毁: 笔者以顾客身份在询访市场时,有一位无刷的推销员,在向我自豪地介绍了“静音”特性之后,又兴致勃勃地演示无刷电机神奇的自充电功能:关闭总电源,摇动中轴,使后轮转动,然后鸣号表示已经发电,脚踩出来的电又被回收到电池中去了,她告诉我“电池若没有电可以自已发电”,神奇之极,且不去评价这种演示所表现的“永动机”属性违反了基本的能量守恒定律是多么的荒谬之极,骗个别消费者尚可,骗行家绝对不行,相反地,这种情况恰恰正是“无刷”的伤心地,由于无刷电机没有超越离合器,当车轮快速转动,在电机输入端会形成感应电动势,轮子转得越快,感应电动势就越高,当超过器件的耐压值时,会导致电子换向系统的“电压击穿”,电机又要短路,轮子骤然卡死,又需要求助于“一剪开路”了,这种情况往往会出现于下坡过程中,用户骑着无刷电动车吃吃力力地上坡,到了下坡,本以为可以轻松惬意一番,让它自由滑行,速度越来越快,感应电动势越来越高,终于导致元件被击穿,不用刹车就会停下来,这就是许多用户反映“无刷电动车”


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