電機(jī)，俗稱“馬達(dá)”，是依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置。電機(jī)其實(shí)有很多分類，如有刷、無(wú)刷、單相、三相等等。今天推薦的是，以通俗易懂的方式給大家科普一下生活中最常用的兩種——“有刷電機(jī)”和“無(wú)刷電機(jī)”。

大家肯定都聽說(shuō)過(guò)這句話，“某某某有兩把刷子”，形容這個(gè)人比自己想象中的要厲害很多。其實(shí)這里“刷子”也是有刷電機(jī)和無(wú)刷電機(jī)最大的區(qū)別。

說(shuō)起有刷電機(jī)，不得不提我們小時(shí)候玩的四驅(qū)車了。四驅(qū)車?yán)锏哪莻€(gè)小馬達(dá)就是有刷電機(jī)。有刷電機(jī)是所有電機(jī)中最基礎(chǔ)的，不僅具有啟動(dòng)快速、制動(dòng)及時(shí)、調(diào)速平穩(wěn)、控制簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜。

有刷電機(jī)工作原理

有刷電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)就是定子+轉(zhuǎn)子+電刷，通過(guò)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)獲得轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，從而輸出動(dòng)能。電刷與換向器不斷接觸摩擦，在轉(zhuǎn)動(dòng)中起到導(dǎo)電和換相作用。

有刷電機(jī)采用機(jī)械換向，磁極不動(dòng)，線圈旋轉(zhuǎn)。電機(jī)工作時(shí)，線圈和換向器旋轉(zhuǎn)，磁鋼和碳刷不轉(zhuǎn)，線圈電流方向的交替變化是隨電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的換相器和電刷來(lái)完成的。

在這個(gè)過(guò)程中，線圈的兩個(gè)電源輸入端依次排成一個(gè)環(huán)，相互之間用絕緣材料分隔，組成一個(gè)像圓柱體的東西，與電機(jī)軸連成一體，電源通過(guò)兩個(gè)碳元素做成的小柱子(碳刷)，在彈簧壓力的作用下，從兩個(gè)特定的固定位置，壓在上面線圈電源輸入環(huán)狀圓柱上的兩點(diǎn)，給線圈通電。

隨著電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，不同時(shí)刻給不同線圈或同一個(gè)線圈的兩極通電，使得線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)的N-S極與最靠近的永磁鐵定子的N-S極有一個(gè)適合的角度差，磁場(chǎng)異性相吸、同性相斥，產(chǎn)生力量，推動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。碳電極在線圈接線頭上滑動(dòng)，像刷子在物體表面刷，因此叫碳“刷”。

所謂“成也電刷，敗也電刷”。由于相互滑動(dòng)，會(huì)摩擦碳刷，造成損耗，碳刷與線圈接線頭之間通斷交替，會(huì)發(fā)生電火花，產(chǎn)生電磁破，干擾電子設(shè)備，再者，由于持續(xù)的滑動(dòng)和摩擦，電刷會(huì)不斷磨損消耗，這也是讓有刷電機(jī)短命的罪魁禍?zhǔn)住?

電刷損壞就得修啊，不過(guò)這一次又一次地維修會(huì)不會(huì)很麻煩?其實(shí)也不會(huì)啦，不過(guò)，如果有不用換電刷的電機(jī)不是更好嗎?這就是無(wú)刷電機(jī)了。

無(wú)刷電機(jī)工作原理

無(wú)刷電機(jī)，顧名思義，就是沒(méi)有電刷的電機(jī)。那既然沒(méi)有了電刷，又如何才能讓電機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)呢?

原來(lái)，無(wú)刷電機(jī)結(jié)構(gòu)與有刷電機(jī)正好相反：

無(wú)刷電機(jī)中，換相的工作交由控制器中的控制電路(一般為霍爾傳感器+控制器，更先進(jìn)的技術(shù)是磁編碼器)來(lái)完成。

有刷電機(jī)是磁極定，線圈轉(zhuǎn);無(wú)刷電機(jī)則是線圈定，磁極轉(zhuǎn)。無(wú)刷電機(jī)中，通過(guò)霍爾傳感器，感知永磁體磁極的位置，再根據(jù)這種感知，使用電子線路，適時(shí)切換線圈中電流的方向，保證產(chǎn)生正確方向的磁力，來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。消除了有刷電機(jī)的缺點(diǎn)。

這些電路，就是無(wú)刷電機(jī)的控制器，還可以實(shí)現(xiàn)一些有刷電機(jī)不能實(shí)現(xiàn)的功能，比如調(diào)整電源切換角，制動(dòng)電機(jī)，使電機(jī)反轉(zhuǎn)，鎖住電機(jī)，利用剎車信號(hào)，停止給電機(jī)供電?，F(xiàn)在電瓶車的電子報(bào)警鎖，就充分利用了這些功能。

總結(jié)對(duì)比一下有刷電機(jī)與無(wú)刷電機(jī)：

1、兩種電機(jī)的控制都是調(diào)壓，只是由于無(wú)刷直流采用了電子換向，要有數(shù)字控制才可以實(shí)現(xiàn)，而有刷直流是通過(guò)碳刷換向的，利用可控硅等傳統(tǒng)模擬電路都可以控制，比較簡(jiǎn)單。

2、有刷電機(jī)調(diào)速過(guò)程是調(diào)整供電電源的電壓高低，通過(guò)整流子及電刷的轉(zhuǎn)換，改變電極產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)弱，達(dá)到改變轉(zhuǎn)速的目的，這一過(guò)程被稱之為變壓調(diào)速;無(wú)刷電機(jī)調(diào)速過(guò)程則是保持供電電源電壓不變，改變電調(diào)的控制信號(hào)，通過(guò)微處理器再改變大功率MOS管的開關(guān)速率，來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的改變，這一過(guò)程被稱之為變頻調(diào)速。

3、有刷電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，起動(dòng)響應(yīng)速度快，起動(dòng)扭矩大，變速平穩(wěn)，速度從零到最大幾乎感覺(jué)不到振動(dòng)，起動(dòng)時(shí)可帶動(dòng)更大的負(fù)荷。無(wú)刷電機(jī)起動(dòng)電阻大(感抗)，所以功率因素小，起動(dòng)扭矩相對(duì)較小，起動(dòng)時(shí)有嗡嗡聲，并伴隨著強(qiáng)烈震動(dòng)，起動(dòng)時(shí)帶動(dòng)負(fù)荷較小。

4、有刷電機(jī)是通過(guò)變壓調(diào)速，起動(dòng)和制動(dòng)平穩(wěn)，恒速運(yùn)行時(shí)也平穩(wěn)。無(wú)刷電機(jī)是數(shù)字變頻控制，先將交流變成直流，直流再變成交流，通過(guò)頻率變化控制轉(zhuǎn)速，在起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)運(yùn)行不平穩(wěn)，振動(dòng)大，只有在速度恒定時(shí)才會(huì)平穩(wěn)。

5、有刷電機(jī)通常和減速箱、譯碼器一起使用，使得電機(jī)的輸出功率更大，控制精度更高，控制精度可以達(dá)到0.01毫米，幾乎可以讓運(yùn)動(dòng)部件停在任何想要的地方。所有精密機(jī)床都是采用有刷電機(jī)控制精度。無(wú)刷電機(jī)由于在起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)不平穩(wěn)，所以運(yùn)動(dòng)部件每次都會(huì)停到不同的位置上，必須通過(guò)定位銷或限位器才可以停在想要的位置上。

6、由于有刷電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)廠家多，應(yīng)用也比較廣泛，比如工廠、加工機(jī)床、精密儀器等，如果電機(jī)故障，只需更換碳刷即可，每個(gè)碳刷只需要幾元，非常便宜。無(wú)刷電機(jī)技術(shù)不成熟，價(jià)格較高，應(yīng)用范圍有限，主要應(yīng)用在恒速設(shè)備上，比如變頻空調(diào)、冰箱等，無(wú)刷電機(jī)損壞只能更換。

7、無(wú)刷電機(jī)去除了電刷，最直接的變化就是沒(méi)有了有刷電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的電火花，這樣就極大減少了電火花對(duì)遙控?zé)o線電設(shè)備的干擾。

8、無(wú)刷電機(jī)沒(méi)有了電刷，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)摩擦力大大減小，運(yùn)行順暢，噪音會(huì)低許多，這個(gè)優(yōu)點(diǎn)對(duì)于模型運(yùn)行穩(wěn)定性是一個(gè)巨大的支持。

9、少了電刷，無(wú)刷電機(jī)的磨損主要是在軸承上了，從機(jī)械角度看，無(wú)刷電機(jī)幾乎是一種免維護(hù)的電動(dòng)機(jī)了，必要的時(shí)候，只需做一些除塵維護(hù)即可。

關(guān)于有刷電機(jī)和無(wú)刷電機(jī)就給大家介紹到這里了，更深的知識(shí)就先不說(shuō)了，以免大家看了懵圈哈哈。