中心論題：

• 簡單介紹永磁有刷換向直流電機、無刷直流電機與混合式步進電機的工作原理
• 從若幹方麵對這幾種電機的特點進行詳細的分析比較

解決方案：

• 深入了解各種電機的特點有助於工程師對所需的應用選擇適當的電機
• 選擇電機後，最好與有經驗的電機供應商合作，尋求建議

雖然多數電子行業應用都采用永磁有刷換向直流電機
、wushuazhiliudianjiyuhunheshibujindianji，gongchengshihaishikeyiconggezhongdianzidianjizhongzuochuxuanze

，shenrulejiegezhongdianjidetedianyouzhuyuduisuoxudeyingyongxuanzeshidangdedianji。

傳統的有刷換向直流電機使用“電刷”——tongchangyouhanyoumouxiejinshuchengfendegutishimozhicheng
，dianjizhuanzizhongyouyigehuanxiangqi
，tayongjinshubanglianjiedaomeigexianquanshang，zhuanzixuanzhuanshi
，dianshuajiangdianliuchuansongdaohuanxiangqishang

，huanxiangqijiangdianliucongyizuraozuqiehuandaolingyizu。wushuazhiliudianjiyikaozhouweizhichuanganqihewaibukaiguandianlugongtongchanshengdekaiguandianliulaigongzuo。

混hun合he式shi步bu進jin電dian機ji結jie合he了le永yong磁ci和he開kai關guan磁ci阻zu電dian機ji的de工gong作zuo原yuan理li，在zai轉zhuan子zi軸zhou上shang裝zhuang有you一yi對dui或huo多duo對dui外wai圓yuan周zhou有you很hen多duo齒chi的de定ding子zi疊die片pian
，在zai每mei對dui定ding子zi疊die片pian間jian有you一yi個ge永yong磁ci體ti，會hui在zai軸zhou向xiang上shang生sheng成cheng北bei極ji和he南nan極ji。齒chi的de數shu量liang、電機結構與驅動方案等幾項因素確定了電機的步進角度，多數應用指定了混合式步進電機1.8°的步長（每轉200步長）（見參考資料)。


電機特點比較
為了幫助用戶選擇適當的電機類型，將從以下主要特點開始介紹：

負載類型：有刷和無刷直流電機可接受多種負載，包括恒定
、可變、高間歇峰值（High Intermittent Peak）或不可預測的負載等；混(hun)合(he)式(shi)步(bu)進(jin)電(dian)機(ji)一(yi)般(ban)不(bu)能(neng)承(cheng)受(shou)過(guo)載(zai)條(tiao)件(jian)，而(er)且(qie)較(jiao)高(gao)的(de)峰(feng)值(zhi)負(fu)載(zai)可(ke)能(neng)造(zao)成(cheng)失(shi)步(bu)或(huo)失(shi)速(su)，隻(zhi)在(zai)用(yong)於(yu)恒(heng)定(ding)或(huo)可(ke)預(yu)測(ce)扭(niu)矩(ju)的(de)負(fu)載(zai)時(shi)，才(cai)選(xuan)擇(ze)混(hun)合(he)式(shi)步(bu)進(jin)電(dian)機(ji)。

物理尺寸和功率密度：在(zai)有(you)刷(shua)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)中(zhong)，由(you)於(yu)繞(rao)組(zu)在(zai)電(dian)樞(shu)或(huo)轉(zhuan)子(zi)上(shang)的(de)位(wei)置(zhi)形(xing)成(cheng)較(jiao)高(gao)的(de)熱(re)阻(zu)抗(kang)，降(jiang)低(di)了(le)散(san)熱(re)效(xiao)果(guo)
，因(yin)此(ci)，對(dui)於(yu)特(te)定(ding)的(de)應(ying)用(yong)可(ke)能(neng)需(xu)要(yao)較(jiao)大(da)的(de)有(you)刷(shua)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)，才(cai)能(neng)提(ti)供(gong)所(suo)需(xu)的(de)扭(niu)矩(ju)及(ji)更(geng)好(hao)的(de)散(san)熱(re)效(xiao)果(guo)。無(wu)刷(shua)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)中(zhong)的(de)定(ding)子(zi)繞(rao)組(zu)提(ti)供(gong)了(le)較(jiao)低(di)的(de)熱(re)阻(zu)抗(kang)，因(yin)此(ci)與(yu)有(you)刷(shua)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)相(xiang)比(bi)，較(jiao)小(xiao)的(de)無(wu)刷(shua)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)也(ye)同(tong)樣(yang)適(shi)用(yong)，但(dan)無(wu)刷(shua)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)中(zhong)的(de)驅(qu)動(dong)電(dian)子(zi)器(qi)件(jian)增(zeng)加(jia)了(le)成(cheng)本(ben)，所(suo)需(xu)的(de)空(kong)間(jian)也(ye)較(jiao)多(duo)。

盡管混合式步進電機提供了類似於無刷直流電機的較低熱阻抗，但還是要針對“最壞情況”xiadefengzhiniujulaizhidinghunheshibujindianji，zhezhongyingyongxuyaojiaodadedianjifengzhuang。danyouyuhunheshibujindianjinengzaidisuxiashuchujiaogaodeniuju
，kemianchujiansuxiang，tongchangnenganzhuangdaojiaoxiaodekongjiannei。

外殼散熱：duiyutedingdedianjichicunheniujufuzai，wushuazhiliudianjixuyaozaibiqitaliangzhongdianjigengdideneibuwenduxiagongzuo。wushuazhiliudianjidewaikewendutongchangyudianjiraozuwenduzhijiexiangguan，youyuyoushuazhiliudianjijuyoujiaogaodeneiburezukang，qiwendingzhuangtaidewaikewendutongchangbiraozuwendudideduo（但這會造成轉子發熱）；混合式步進電機經常會發熱，設計師應該設計好產品，防止人員接觸發熱的電機。

典型速度：有刷直流電機通常在1,000到10,000 rpm的(de)轉(zhuan)速(su)間(jian)工(gong)作(zuo)，低(di)速(su)運(yun)行(xing)會(hui)造(zao)成(cheng)電(dian)刷(shua)碎(sui)屑(xie)在(zai)換(huan)向(xiang)器(qi)槽(cao)縫(feng)中(zhong)積(ji)累(lei)，從(cong)而(er)造(zao)成(cheng)短(duan)路(lu)。有(you)刷(shua)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)內(nei)部(bu)的(de)電(dian)刷(shua)換(huan)向(xiang)器(qi)機(ji)構(gou)限(xian)製(zhi)了(le)電(dian)機(ji)的(de)最(zui)大(da)速(su)度(du)約(yue)為(wei)10,000 rpm左右
，如果需要低於1,000 rpm的速度，可采用減速箱來降低旋轉速度。

無刷直流電機中的轉子機械完整性、速度相關的內部損耗及軸承特點等因素限製了電機的速度，但這種電機的速度可達到或超過10,000 rpm。根據驅動能力的需要，采用減速箱或直接從電機輸出可以得到低於1,000 rpm的無刷直流電機的速度。

在需要低於1,000rpm的de速su度du或huo需xu要yao低di速su下xia有you較jiao大da扭niu矩ju時shi，可ke以yi選xuan擇ze混hun合he式shi步bu進jin電dian機ji。切qie記ji混hun合he式shi步bu進jin電dian機ji可ke在zai其qi整zheng個ge速su度du範fan圍wei內nei工gong作zuo
，其qi速su度du取qu決jue於yu控kong製zhi脈mai衝chong驅qu動dong其qi繞rao組zu的de快kuai慢man。扭niu矩ju在zai較jiao高gao的de速su度du時shi開kai始shi快kuai速su下xia降jiang，但dan采cai用yong低di阻zu抗kang的de繞rao組zu可ke稍shao微wei提ti高gao扭niu矩ju開kai始shi下xia降jiang的de速su度du。

效率：由減速箱及電刷造成的機械阻力會降低有刷直流電機的效率，廠商可使用無鐵（iron-less）（有色金屬）電dian機ji構gou造zao及ji貴gui金jin屬shu繞rao組zu來lai降jiang低di機ji械xie阻zu力li
，但dan是shi無wu鐵tie電dian機ji通tong常chang比bi定ding子zi鐵tie芯xin電dian機ji的de功gong率lv密mi度du低di，而er且qie貴gui金jin屬shu電dian刷shua通tong常chang比bi金jin屬shu石shi墨mo電dian刷shua的de工gong作zuo壽shou命ming要yao短duan
，電dian流liu也ye較jiao小xiao。

在(zai)這(zhe)些(xie)電(dian)機(ji)種(zhong)類(lei)中(zhong)
，由(you)於(yu)混(hun)合(he)式(shi)步(bu)進(jin)電(dian)機(ji)持(chi)續(xu)地(di)吸(xi)收(shou)電(dian)流(liu)
，所(suo)以(yi)效(xiao)率(lv)最(zui)低(di)。減(jian)速(su)箱(xiang)與(yu)驅(qu)動(dong)電(dian)子(zi)器(qi)件(jian)也(ye)會(hui)降(jiang)低(di)無(wu)刷(shua)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)的(de)效(xiao)率(lv)，盡(jin)管(guan)無(wu)槽(cao)結(jie)構(gou)技(ji)術(shu)可(ke)降(jiang)低(di)定(ding)位(wei)力(li)
、磁滯及粘滯損失（viscous losses）有助於補償效率。粘滯損失作用於電機內部，取決於電機速度。寄生效應，如鐵芯渦流（由變化磁場在背鐵（back-iron）中感應出的電流）及磁滯（背鐵對變化磁場的阻力）是(shi)這(zhe)些(xie)損(sun)耗(hao)的(de)主(zhu)要(yao)部(bu)分(fen)
，這(zhe)兩(liang)種(zhong)類(lei)型(xing)的(de)損(sun)耗(hao)都(dou)以(yi)無(wu)用(yong)的(de)熱(re)量(liang)形(xing)式(shi)消(xiao)耗(hao)掉(diao)了(le)，電(dian)機(ji)廠(chang)商(shang)采(cai)用(yong)背(bei)鐵(tie)較(jiao)少(shao)的(de)無(wu)槽(cao)結(jie)構(gou)並(bing)將(jiang)其(qi)放(fang)置(zhi)離(li)轉(zhuan)子(zi)磁(ci)場(chang)稍(shao)遠(yuan)的(de)位(wei)置(zhi)，以(yi)降(jiang)低(di)這(zhe)些(xie)損(sun)耗(hao)。

保持力矩：在有刷和無刷直流電機中
，保持力矩取決於未激勵電機的定位力和摩擦力矩（通常較小）(定位力指由內部磁力形成的電機對運動的阻力)，可使用齒輪減速器提高電機對負載的保持力矩

，在軸上安裝製動器也能起到同樣的作用。

混合式步進電機的保持能力取決於其定子鎖定力矩（其值通常較低），由you於yu步bu進jin電dian機ji永yong磁ci體ti具ju有you固gu有you的de磁ci力li
，電dian機ji的de定ding子zi鎖suo定ding力li矩ju可ke鎖suo住zhu一yi個ge未wei通tong電dian的de步bu進jin電dian機ji的de軸zhou，但dan由you於yu混hun合he式shi步bu進jin電dian機ji可ke連lian續xu在zai最zui大da電dian流liu下xia工gong作zuo，隻zhi要yao為wei其qi供gong電dian，就jiu能neng產chan生sheng較jiao高gao的de保bao持chi力li矩ju。

位置損耗：定ding位wei應ying用yong中zhong使shi用yong的de有you刷shua與yu無wu刷shua直zhi流liu電dian機ji通tong常chang在zai閉bi合he環huan路lu中zhong與yu反fan饋kui設she備bei共gong同tong工gong作zuo
，因yin此ci受shou位wei置zhi損sun耗hao的de影ying響xiang較jiao小xiao。而er混hun合he式shi步bu進jin電dian機ji通tong常chang在zai開kai環huan回hui路lu中zhong工gong作zuo，係xi統tong無wu法fa跟gen蹤zong軸zhou的de位wei置zhi，在zai其qi中zhong增zeng加jia一yi個ge旋xuan轉zhuan編bian碼ma器qi，可ke提ti供gong絕jue對dui或huo增zeng量liang的de位wei置zhi信xin息xi。

音頻噪音：有刷與無刷直流電機中由幾種噪音源產生的噪音，如果使用減速箱，噪音會增大。在組裝電機時進行轉子平衡處理、適(shi)當(dang)地(di)選(xuan)擇(ze)軸(zhou)承(cheng)和(he)電(dian)刷(shua)材(cai)料(liao)有(you)助(zhu)於(yu)減(jian)少(shao)噪(zao)音(yin)，電(dian)機(ji)生(sheng)產(chan)廠(chang)家(jia)的(de)應(ying)用(yong)工(gong)程(cheng)師(shi)可(ke)幫(bang)助(zhu)你(ni)選(xuan)擇(ze)能(neng)降(jiang)低(di)噪(zao)音(yin)的(de)電(dian)機(ji)。混(hun)合(he)式(shi)步(bu)進(jin)電(dian)機(ji)中(zhong)的(de)噪(zao)音(yin)來(lai)自(zi)於(yu)軸(zhou)承(cheng)以(yi)及(ji)共(gong)振(zhen)引(yin)起(qi)的(de)震(zhen)動(dong)，避(bi)免(mian)讓(rang)混(hun)合(he)式(shi)步(bu)進(jin)電(dian)機(ji)在(zai)能(neng)產(chan)生(sheng)共(gong)振(zhen)或(huo)不(bu)穩(wen)定(ding)情(qing)況(kuang)的(de)速(su)度(du)下(xia)運(yun)行(xing)
，可(ke)使(shi)用(yong)其(qi)它(ta)的(de)驅(qu)動(dong)方(fang)案(an)，如(ru)微(wei)步(bu)進(jin)來(lai)降(jiang)低(di)噪(zao)音(yin)。

電氣噪音：有you刷shua直zhi流liu電dian機ji的de機ji械xie換huan流liu係xi統tong會hui比bi無wu刷shua直zhi流liu電dian機ji和he混hun合he式shi步bu進jin電dian機ji生sheng成cheng更geng多duo的de電dian氣qi噪zao音yin，可ke以yi添tian加jia噪zao音yin抑yi製zhi設she備bei和he濾lv波bo器qi，或huo請qing電dian機ji廠chang商shang幫bang助zhu選xuan擇ze可ke衰shuai減jian噪zao音yin的de電dian刷shua材cai料liao來lai降jiang低di噪zao音yin。

工作壽命：一般來說
，無刷直流電機和混合式步進電機可工作10,000小時以上，軸承壽命和相關的徑向與軸向負載、溫度與環境等因素都會影響電機的工作壽命
，這些電機較長的工作壽命為其提供了最大的優勢。有刷直流電機所使用的電刷、軸承及減速箱限製了該類型電機的工作壽命，一般在2,000至5,000小時之間，實際的工作壽命取決於電機設計
、工作電流

、速度等因素。
 

您nin在zai選xuan擇ze一yi種zhong類lei型xing的de電dian機ji後hou，應ying與yu一yi到dao兩liang家jia有you經jing驗yan的de電dian機ji供gong應ying商shang合he作zuo，他ta們men會hui為wei您nin提ti供gong所suo需xu的de建jian議yi
，同tong時shi，應ying用yong工gong程cheng師shi也ye可ke幫bang您nin選xuan擇ze一yi種zhong能neng完wan全quan滿man足zu您nin設she計ji需xu要yao的de電dian機ji。