无刷电机与有刷电机的区别

无刷电机

无刷(shua)直流(liu)电(dian)机(ji)由电(dian)动(dong)机(ji)主体(ti)和驱动(dong)器(qi)组成(cheng)，是一种典型的机(ji)电(dian)一体(ti)化产(chan)品。由于无刷(shua)直流(liu)电(dian)动(dong)机(ji)是以(yi)自(zi)控式运行的，所以(yi)不(bu)会像变频调速(su)下重载启动(dong)的同步(bu)电(dian)机(ji)那样在(zai)转子(zi)上另加启动(dong)绕(rao)组，也不(bu)会在(zai)负载突变时(shi)产(chan)生振荡和失步(bu)。中小容量的无刷(shua)直流(liu)电(dian)动(dong)机(ji)的永磁体(ti)，现在(zai)多采用高磁能级的稀土钕铁硼（Nd-Fe-B）材料(liao)。因此(ci)，稀土永磁无刷(shua)电(dian)动(dong)机(ji)的体(ti)积比(bi)同容量三相异步(bu)电(dian)动(dong)机(ji)缩(suo)小了(le)一个机(ji)座号。

有刷电机

有(you)刷(shua)电(dian)机(ji)(ji)是(shi)内含电(dian)刷(shua)装置的(de)将电(dian)能(neng)(neng)转换成机(ji)(ji)械能(neng)(neng)(电(dian)动(dong)机(ji)(ji))或(huo)将机(ji)(ji)械能(neng)(neng)转换成电(dian)能(neng)(neng)(发电(dian)机(ji)(ji))的(de)旋转电(dian)机(ji)(ji)。区别(bie)于(yu)无(wu)刷(shua)电(dian)机(ji)(ji)，电(dian)刷(shua)装置是(shi)用(yong)来引入或(huo)引出电(dian)压和电(dian)流的(de)。有(you)刷(shua)电(dian)机(ji)(ji)是(shi)所有(you)电(dian)机(ji)(ji)的(de)基础，它具有(you)启动(dong)快、制动(dong)及时(shi)、可在(zai)大(da)范围(wei)内平滑地调速(su)、控(kong)制电(dian)路相对简(jian)单等特点(dian)。

无刷电机与有刷电机工作原理的区别

（一）有刷电机工作原理

有刷电(dian)机(ji)(ji)是(shi)大家最早接(jie)触的(de)一类电(dian)机(ji)(ji)，中学时物理(li)课堂上介绍电(dian)动(dong)机(ji)(ji)也是(shi)以它为模型(xing)来(lai)展示的(de)。有刷电(dian)机(ji)(ji)的(de)主要(yao)结构就是(shi)定(ding)子(zi)+转(zhuan)子(zi)+电(dian)刷，通(tong)过旋转(zhuan)磁(ci)场(chang)获得转(zhuan)动(dong)力(li)矩(ju)，从而(er)输出(chu)动(dong)能(neng)。电(dian)刷与换(huan)向器不断接(jie)触摩(mo)擦，在转(zhuan)动(dong)中起到导电(dian)和换(huan)相作用。

有刷(shua)电(dian)机(ji)(ji)采用机(ji)(ji)械换向，磁(ci)极不动(dong)，线圈旋转。电(dian)机(ji)(ji)工作(zuo)时，线圈和(he)换向器旋转，磁(ci)钢和(he)碳(tan)刷(shua)不转，线圈电(dian)流方向的交(jiao)替(ti)变化是随电(dian)机(ji)(ji)转动(dong)的换相(xiang)器和(he)电(dian)刷(shua)来完成(cheng)的。

在有刷电(dian)机中，这个(ge)(ge)过(guo)程(cheng)是将各组线圈(quan)的(de)两(liang)个(ge)(ge)电(dian)源输(shu)入(ru)端，依次排成(cheng)一个(ge)(ge)环，相互之间用绝缘材料分隔，组成(cheng)一个(ge)(ge)象圆(yuan)柱体的(de)东(dong)西，与电(dian)机轴连成(cheng)一体，电(dian)源通过(guo)两(liang)个(ge)(ge)碳(tan)元(yuan)素做成(cheng)的(de)小柱子(碳(tan)刷)，在弹簧压力的(de)作用下，从两(liang)个(ge)(ge)特定的(de)固定位置(zhi)，压在上面线圈(quan)电(dian)源输(shu)入(ru)环状圆(yuan)柱上的(de)两(liang)点，给一组线圈(quan)通电(dian)。

随(sui)着电机转动，不同(tong)时刻给不同(tong)线圈(quan)或同(tong)一个(ge)线圈(quan)的不同(tong)的两(liang)极通电，使得(de)线圈(quan)产(chan)生(sheng)磁场(chang)的N-S极与最靠近的永(yong)磁铁(tie)定子(zi)的N-S极有一个(ge)适合的角度差，磁场(chang)异性相吸、同(tong)性相斥，产(chan)生(sheng)力(li)量，推动电机转动。碳电极在线圈(quan)接线头(tou)上滑动，象刷(shua)子(zi)在物(wu)体表面刷(shua)，因此(ci)叫碳“刷(shua)”。

相互滑动，会(hui)摩擦碳(tan)刷，造成损耗，需(xu)要(yao)定期(qi)更换碳(tan)刷;碳(tan)刷与(yu)线圈(quan)接线头之(zhi)间通断交替，会(hui)发生电火花，产(chan)生电磁破，干扰电子设备。

（二）无刷电机工作原理

无刷(shua)电机中(zhong)，换(huan)相的(de)工作(zuo)交(jiao)由控(kong)(kong)制(zhi)器中(zhong)的(de)控(kong)(kong)制(zhi)电路(一般为(wei)霍尔(er)传感器+控(kong)(kong)制(zhi)器，更先进(jin)的(de)技(ji)术是磁编码器)来完成(cheng)。

无刷电(dian)(dian)机(ji)采取(qu)电(dian)(dian)子换向，线(xian)圈(quan)不动，磁极旋转(zhuan)。无刷电(dian)(dian)机(ji)，是使用一套电(dian)(dian)子设备，通过霍尔元件(jian)，感知(zhi)永(yong)磁体磁极的(de)(de)位置，根据这种感知(zhi)，使用电(dian)(dian)子线(xian)路，适时(shi)切换线(xian)圈(quan)中(zhong)电(dian)(dian)流的(de)(de)方向，保证产生正(zheng)确方向的(de)(de)磁力，来驱动电(dian)(dian)机(ji)。消除了有(you)刷电(dian)(dian)机(ji)的(de)(de)缺点。

这(zhei)些(xie)电(dian)路，就是(shi)电(dian)机(ji)控制器。无刷电(dian)机(ji)的控制器，还可以实现一些(xie)有刷电(dian)机(ji)不(bu)能实现的功能，比如(ru)调(diao)整电(dian)源切换角(jiao)，制动电(dian)机(ji)，使(shi)电(dian)机(ji)反转，锁(suo)住电(dian)机(ji)，利(li)用(yong)刹车信号，停止给(ji)电(dian)机(ji)供电(dian)。现在电(dian)瓶(ping)车的电(dian)子(zi)报警(jing)锁(suo)，就充分利(li)用(yong)了这(zhei)些(xie)功能。

无(wu)刷(shua)直(zhi)(zhi)流电(dian)机由电(dian)动(dong)机主体和(he)驱动(dong)器组成(cheng)，是一种典(dian)型的机电(dian)一体化(hua)产品。由于无(wu)刷(shua)直(zhi)(zhi)流电(dian)动(dong)机是以自控式运行(xing)的，所以不(bu)(bu)会象(xiang)变(bian)频调速下重载(zai)启动(dong)的同步电(dian)机那样在转子上另加启动(dong)绕(rao)组，也不(bu)(bu)会在负载(zai)突变(bian)时产生振荡和(he)失(shi)步。

无刷电机与有刷电机的性能差异

1、有(you)刷电机结构简单、开发时间久、技术成熟

早在(zai)十九纪诞(dan)生(sheng)电机(ji)(ji)的(de)时候，产生(sheng)的(de)实用性电机(ji)(ji)就是(shi)无(wu)(wu)(wu)刷形式，即交流(liu)(liu)鼠笼式异(yi)步电动(dong)机(ji)(ji)，这种电动(dong)机(ji)(ji)在(zai)交流(liu)(liu)电产生(sheng)以后得到(dao)了广泛(fan)的(de)应用。但是(shi)，异(yi)步电动(dong)机(ji)(ji)有许多(duo)无(wu)(wu)(wu)法克服的(de)缺陷(xian)，以致电机(ji)(ji)技术(shu)发展缓慢(man)。尤(you)其是(shi)直流(liu)(liu)无(wu)(wu)(wu)刷电机(ji)(ji)一直无(wu)(wu)(wu)法投入商业(ye)运(yun)营(ying)，伴随着电子技术(shu)的(de)日新月异(yi)，直至近几年(nian)才慢(man)慢(man)投入商业(ye)运(yun)营(ying)，就其实质来说(shuo)依然属于(yu)交流(liu)(liu)电机(ji)(ji)范畴。

无刷(shua)电(dian)机诞生(sheng)不久(jiu)，人们就(jiu)发明了直流(liu)有刷(shua)电(dian)机。由于直流(liu)有刷(shua)电(dian)机机构简单，生(sheng)产加工(gong)容(rong)易，维修方便，容(rong)易控制；直流(liu)电(dian)机还具有响(xiang)应快速(su)、较大(da)的(de)起动转(zhuan)矩(ju)、从零转(zhuan)速(su)至额定转(zhuan)速(su)具备可提(ti)供额定转(zhuan)矩(ju)的(de)性能，所以一经问世就(jiu)得到了广泛应用。

2、直流(liu)有刷电机响应(ying)速度快，起动扭矩大

直流(liu)有(you)刷电机起(qi)动(dong)(dong)响应(ying)速(su)度(du)快，起(qi)动(dong)(dong)扭矩大(da)(da)(da)，变速(su)平稳，速(su)度(du)从零到最大(da)(da)(da)几乎感觉不到振(zhen)动(dong)(dong)，起(qi)动(dong)(dong)时可带动(dong)(dong)更大(da)(da)(da)的负荷。无刷电机起(qi)动(dong)(dong)电阻大(da)(da)(da)（感抗），所(suo)以(yi)功率因素(su)小(xiao)(xiao)，起(qi)动(dong)(dong)扭矩相(xiang)对(dui)较(jiao)小(xiao)(xiao)，起(qi)动(dong)(dong)时有(you)嗡(weng)(weng)嗡(weng)(weng)声，并(bing)伴随(sui)着强烈震动(dong)(dong)，起(qi)动(dong)(dong)时带动(dong)(dong)负荷较(jiao)小(xiao)(xiao)。

3、直(zhi)流有刷电机运行平稳，起、制动效果好

有刷(shua)(shua)电(dian)机(ji)(ji)是通(tong)过(guo)调压调速(su)(su)，所以起(qi)动和(he)(he)制(zhi)动平(ping)稳(wen)，恒(heng)速(su)(su)运行时(shi)也平(ping)稳(wen)。无刷(shua)(shua)电(dian)机(ji)(ji)通(tong)常是数字变(bian)频控制(zhi)，先(xian)将交(jiao)(jiao)流变(bian)成(cheng)直流，直流再变(bian)成(cheng)交(jiao)(jiao)流，通(tong)过(guo)频率变(bian)化控制(zhi)转速(su)(su)，所以无刷(shua)(shua)电(dian)机(ji)(ji)在起(qi)动和(he)(he)制(zhi)动时(shi)运行不平(ping)稳(wen)，振动大，只有在速(su)(su)度恒(heng)定时(shi)才会平(ping)稳(wen)。

4、直流有刷电机控(kong)制精度(du)高(gao)

直流(liu)有(you)(you)刷电(dian)(dian)机(ji)通常和减(jian)速箱、译码器一起使用，使的(de)电(dian)(dian)机(ji)的(de)输出功率更大，控制(zhi)精度更高，控制(zhi)精度可以(yi)达到0.01毫米，几(ji)乎可以(yi)让运动部件(jian)停在(zai)任何想(xiang)要的(de)地(di)方。所有(you)(you)精密机(ji)床都是采(cai)用直流(liu)电(dian)(dian)机(ji)控制(zhi)精度。无刷电(dian)(dian)机(ji)由于在(zai)启动和制(zhi)动时不(bu)平(ping)稳，所以(yi)运动部件(jian)每次都会停到不(bu)同的(de)位置上，必须通过定位销(xiao)或限位器才可以(yi)停在(zai)想(xiang)要的(de)位置上。

5、直流(liu)有刷(shua)电(dian)机(ji)使用成本(ben)低(di)，维修方便(bian)。 由于直流(liu)有刷(shua)电(dian)机(ji)结构简单，生产成本(ben)低(di)，生产厂家多(duo)，技术(shu)(shu)比(bi)较成熟(shu)(shu)，所以应用也(ye)比(bi)较广泛，比(bi)如(ru)工(gong)厂、加工(gong)机(ji)床、精密仪器等(deng)，如(ru)果电(dian)机(ji)故障，只需(xu)更换碳(tan)刷(shua)即(ji)可，每个碳(tan)刷(shua)只需(xu)要几元，非常便(bian)宜。无刷(shua)电(dian)机(ji)技术(shu)(shu)不成熟(shu)(shu)，价格较高，应用范(fan)围有限，主要应在恒(heng)速设备上，比(bi)如(ru)变频空调(diao)、冰箱等(deng)，无刷(shua)电(dian)机(ji)损坏只能更换。

6、无(wu)电刷、低(di)干扰

无(wu)刷电(dian)机去除了电(dian)刷，最直接的变化就是没(mei)有了有刷电(dian)机运转时(shi)产生的电(dian)火花(hua)，这(zhei)样就极大减少了电(dian)火花(hua)对遥控无(wu)线电(dian)设备的干(gan)扰(rao)。

7、噪(zao)音低，运转顺(shun)畅(chang)

无刷电(dian)机没有(you)了(le)电(dian)刷，运(yun)(yun)转时摩擦力大(da)大(da)减小(xiao)，运(yun)(yun)行顺畅(chang)，噪音会(hui)低(di)许多，这个优点对于模型运(yun)(yun)行稳(wen)定性是一个巨(ju)大(da)的支持。

8、寿(shou)命(ming)长，低(di)维护(hu)成(cheng)本

少(shao)了(le)电(dian)(dian)刷，无刷电(dian)(dian)机的(de)磨损主要是在轴承(cheng)上了(le)，从机械角度看，无刷电(dian)(dian)机几乎(hu)是一种免(mian)维护(hu)的(de)电(dian)(dian)动机了(le)，必要的(de)时候，只需做一些除尘维护(hu)即可。

有刷电机与无刷电机调速方式的区别

实(shi)际上两种(zhong)电机的(de)(de)控制都是(shi)调压，只是(shi)由于(yu)无(wu)刷(shua)直流(liu)采用了(le)电子换(huan)向，所以要有数字(zi)控制才(cai)可以实(shi)现(xian)了(le)，而(er)有刷(shua)直流(liu)是(shi)通(tong)过碳刷(shua)换(huan)向的(de)(de)，利(li)用可控硅等(deng)传统(tong)模拟电路都可以控制，比(bi)较简单。

1、有刷马达(da)调(diao)速过程(cheng)是调(diao)整(zheng)马达(da)供电(dian)(dian)电(dian)(dian)源电(dian)(dian)压的高低。调(diao)整(zheng)后的电(dian)(dian)压电(dian)(dian)流(liu)通(tong)过整(zheng)流(liu)子及电(dian)(dian)刷地转(zhuan)换，改(gai)变(bian)电(dian)(dian)极产生的磁场强弱，达(da)到改(gai)变(bian)转(zhuan)速的目的。这一过程(cheng)被称(cheng)之为变(bian)压调(diao)速。

2、无(wu)刷马达(da)(da)调速(su)过(guo)程(cheng)是马达(da)(da)的(de)(de)供电(dian)(dian)电(dian)(dian)源(yuan)的(de)(de)电(dian)(dian)压(ya)不变(bian)(bian)，改(gai)变(bian)(bian)电(dian)(dian)调的(de)(de)控制信号，通过(guo)微处理器(qi)再(zai)改(gai)变(bian)(bian)大功率(lv)(lv)MOS管的(de)(de)开关速(su)率(lv)(lv)，来(lai)实现转速(su)的(de)(de)改(gai)变(bian)(bian)。这一(yi)过(guo)程(cheng)被称之为(wei)变(bian)(bian)频(pin)调速(su)。

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