電機，俗稱“馬達”，是依據(jù)電磁感應定律實現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置。電機其實有很多分類，如有刷、無刷、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”和“無刷電機”。

大家肯定都聽說過這句話，“某某某有兩把刷子”，形容這個人比自己想象中的要厲害很多。其實這里“刷子”也是有刷電機和無刷電機最大的區(qū)別。

說起有刷電機，不得不提我們小時候玩的四驅(qū)車了。四驅(qū)車里的那個小馬達就是有刷電機。有刷電機是所有電機中最基礎(chǔ)的，不僅具有啟動快速、制動及時、調(diào)速平穩(wěn)、控制簡單等優(yōu)點，而且結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜。

有刷電機工作原理

有刷電機的主要結(jié)構(gòu)就是定子+轉(zhuǎn)子+電刷，通過旋轉(zhuǎn)磁場獲得轉(zhuǎn)動力矩，從而輸出動能。電刷與換向器不斷接觸摩擦，在轉(zhuǎn)動中起到導電和換相作用。

有刷電機采用機械換向，磁極不動，線圈旋轉(zhuǎn)。電機工作時，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轉(zhuǎn)動的換相器和電刷來完成的。

在這個過程中，線圈的兩個電源輸入端依次排成一個環(huán)，相互之間用絕緣材料分隔，組成一個像圓柱體的東西，與電機軸連成一體，電源通過兩個碳元素做成的小柱子(碳刷)，在彈簧壓力的作用下，從兩個特定的固定位置，壓在上面線圈電源輸入環(huán)狀圓柱上的兩點，給線圈通電。

隨著電機轉(zhuǎn)動，不同時刻給不同線圈或同一個線圈的兩極通電，使得線圈產(chǎn)生磁場的N-S極與最靠近的永磁鐵定子的N-S極有一個適合的角度差，磁場異性相吸、同性相斥，產(chǎn)生力量，推動電機轉(zhuǎn)動。碳電極在線圈接線頭上滑動，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，會摩擦碳刷，造成損耗，碳刷與線圈接線頭之間通斷交替，會發(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)的滑動和摩擦，電刷會不斷磨損消耗，這也是讓有刷電機短命的罪魁禍首。

電刷損壞就得修啊，不過這一次又一次地維修會不會很麻煩?其實也不會啦，不過，如果有不用換電刷的電機不是更好嗎?這就是無刷電機了。

無刷電機工作原理

無刷電機，顧名思義，就是沒有電刷的電機。那既然沒有了電刷，又如何才能讓電機持續(xù)運轉(zhuǎn)呢?

原來，無刷電機結(jié)構(gòu)與有刷電機正好相反：

無刷電機中，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，更先進的技術(shù)是磁編碼器)來完成。

有刷電機是磁極定，線圈轉(zhuǎn);無刷電機則是線圈定，磁極轉(zhuǎn)。無刷電機中，通過霍爾傳感器，感知永磁體磁極的位置，再根據(jù)這種感知，使用電子線路，適時切換線圈中電流的方向，保證產(chǎn)生正確方向的磁力，來驅(qū)動電機。消除了有刷電機的缺點。

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

總結(jié)對比一下有刷電機與無刷電機：

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

2、有刷電機調(diào)速過程是調(diào)整供電電源的電壓高低，通過整流子及電刷的轉(zhuǎn)換，改變電極產(chǎn)生的磁場強弱，達到改變轉(zhuǎn)速的目的，這一過程被稱之為變壓調(diào)速;無刷電機調(diào)速過程則是保持供電電源電壓不變，改變電調(diào)的控制信號，通過微處理器再改變大功率MOS管的開關(guān)速率，來實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的改變，這一過程被稱之為變頻調(diào)速。

3、有刷電機結(jié)構(gòu)簡單，起動響應速度快，起動扭矩大，變速平穩(wěn)，速度從零到最大幾乎感覺不到振動，起動時可帶動更大的負荷。無刷電機起動電阻大(感抗)，所以功率因素小，起動扭矩相對較小，起動時有嗡嗡聲，并伴隨著強烈震動，起動時帶動負荷較小。

4、有刷電機是通過變壓調(diào)速，起動和制動平穩(wěn)，恒速運行時也平穩(wěn)。無刷電機是數(shù)字變頻控制，先將交流變成直流，直流再變成交流，通過頻率變化控制轉(zhuǎn)速，在起動和制動時運行不平穩(wěn)，振動大，只有在速度恒定時才會平穩(wěn)。

5、有刷電機通常和減速箱、譯碼器一起使用，使得電機的輸出功率更大，控制精度更高，控制精度可以達到0.01毫米，幾乎可以讓運動部件停在任何想要的地方。所有精密機床都是采用有刷電機控制精度。無刷電機由于在起動和制動時不平穩(wěn)，所以運動部件每次都會停到不同的位置上，必須通過定位銷或限位器才可以停在想要的位置上。

6、由于有刷電機結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)廠家多，應用也比較廣泛，比如工廠、加工機床、精密儀器等，如果電機故障，只需更換碳刷即可，每個碳刷只需要幾元，非常便宜。無刷電機技術(shù)不成熟，價格較高，應用范圍有限，主要應用在恒速設(shè)備上，比如變頻空調(diào)、冰箱等，無刷電機損壞只能更換。

7、無刷電機去除了電刷，最直接的變化就是沒有了有刷電機運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的電火花，這樣就極大減少了電火花對遙控無線電設(shè)備的干擾。

8、無刷電機沒有了電刷，運轉(zhuǎn)時摩擦力大大減小，運行順暢，噪音會低許多，這個優(yōu)點對于模型運行穩(wěn)定性是一個巨大的支持。

9、少了電刷，無刷電機的磨損主要是在軸承上了，從機械角度看，無刷電機幾乎是一種免維護的電動機了，必要的時候，只需做一些除塵維護即可。

關(guān)于有刷電機和無刷電機就給大家介紹到這里了，更深的知識就先不說了，以免大家看了懵圈哈哈。