無刷電機：無刷直流電機由電動機主體和驅(qū)動器組成，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。由于無刷直流電動機是以自控式運行的，所以不會像變頻調(diào)速下重載啟動的同步電機那樣在轉(zhuǎn)子上另加啟動繞組，也不會在負載突變時產(chǎn)生振蕩和失步。中小容量的無刷直流電動機的永磁體，現(xiàn)在多采用高磁能級的稀土釹鐵硼（Nd-Fe-B）材料。因此，稀土永磁無刷電動機的體積比同容量三相異步電動機縮小了一個機座號。

有刷電機：有刷電機是內(nèi)含電刷裝置的將電能轉(zhuǎn)換成機械能（電動機）或?qū)C械能轉(zhuǎn)換成電能（發(fā)電機）的旋轉(zhuǎn)電機。區(qū)別于無刷電機，電刷裝置是用來引入或引出電壓和電流的。有刷電機是所有電機的基礎(chǔ)，它具有啟動快、制動及時、可在大范圍內(nèi)平滑地調(diào)速、控制電路相對簡單等特點。

無刷電機與有刷電機工作原理的區(qū)別

1、有刷電機工作原理

有刷電機是大家最早接觸的一類電機，中學(xué)時物理課堂上介紹電動機也是以它為模型來展示的。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(dǎo)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。

在有刷電機中，這個過程是將各組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，組成一個象圓柱體的東西，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，給一組線圈通電。

隨著電機轉(zhuǎn)動，不同時刻給不同線圈或同一個線圈的不同的兩極通電，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，象刷子在物體表面刷，因此叫碳“刷”。

相互滑動，會摩擦碳刷，造成損耗，需要定期更換碳刷;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。

2、無刷電機工作原理

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。

無刷電機采取電子換向，線圈不動，磁極旋轉(zhuǎn)。無刷電機，是使用一套電子設(shè)備，通過霍爾元件，感知永磁體磁極的位置，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，就是電機控制器。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。現(xiàn)在電瓶車的電子報警鎖，就充分利用了這些功能。

無刷直流電機由電動機主體和驅(qū)動器組成，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。由于無刷直流電動機是以自控式運行的，所以不會象變頻調(diào)速下重載啟動的同步電機那樣在轉(zhuǎn)子上另加啟動繞組，也不會在負載突變時產(chǎn)生振蕩和失步。

無刷電機與有刷電機的性能差異

1、有刷電機結(jié)構(gòu)簡單、開發(fā)時間久、技術(shù)成熟

早在十九紀誕生電機的時候，產(chǎn)生的實用性電機就是無刷形式，即交流鼠籠式異步電動機，這種電動機在交流電產(chǎn)生以后得到了廣泛的應(yīng)用。但是，異步電動機有許多無法克服的缺陷，以致電機技術(shù)發(fā)展緩慢。尤其是直流無刷電機一直無法投入商業(yè)運營，伴隨著電子技術(shù)的日新月異，直至近幾年才慢慢投入商業(yè)運營，就其實質(zhì)來說依然屬于交流電機范疇。

無刷電機誕生不久，人們就發(fā)明了直流有刷電機。由于直流有刷電機機構(gòu)簡單，生產(chǎn)加工容易，維修方便，容易控制；直流電機還具有響應(yīng)快速、較大的起動轉(zhuǎn)矩、從零轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速具備可提供額定轉(zhuǎn)矩的性能，所以一經(jīng)問世就得到了廣泛應(yīng)用。

2、直流有刷電機響應(yīng)速度快，起動扭矩大

直流有刷電機起動響應(yīng)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。

3、直流有刷電機運行平穩(wěn)，起、制動效果好

有刷電機是通過調(diào)壓調(diào)速，所以起動和制動平穩(wěn)，恒速運行時也平穩(wěn)。無刷電機通常是數(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，所以無刷電機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)。

4、直流有刷電機控制精度高

直流有刷電機通常和減速箱、譯碼器一起使用，使的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直流電機控制精度。無刷電機由于在啟動和制動時不平穩(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。

5、直流有刷電機使用成本低，維修方便

由于直流有刷電機結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)廠家多，技術(shù)比較成熟，所以應(yīng)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(yīng)用范圍有限，主要應(yīng)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。

6、無電刷、低干擾

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?zé)o線電設(shè)備的干擾。

7、噪音低，運轉(zhuǎn)順暢

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。

8、壽命長，低維護成本

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。

有刷電機與無刷電機調(diào)速方式的區(qū)別

實際上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，所以要有數(shù)字控制才可以實現(xiàn)了，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。

1、有刷馬達調(diào)速過程是調(diào)整馬達供電電源電壓的高低。調(diào)整后的電壓電流通過整流子及電刷地轉(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。

2、無刷馬達調(diào)速過程是馬達的供電電源的電壓不變，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。

雖然無刷直流電機進入中國的歷史并不是很長，而且價格較有刷電機高，但由于無刷直流電機優(yōu)勢明顯，發(fā)展勢頭迅猛，以迅雷不及掩耳之勢攻入家電、汽車、輪船和機械等行業(yè)，是電機行業(yè)實至名歸的后起之秀。

不甚低廉的價格成為了業(yè)界攻擊無刷直流電機的著力點，那它為何還能短時間內(nèi)在電機市場占據(jù)一席之地？來自臺灣暐捷機電整合科技公司的經(jīng)理楊證富認為這跟蘋果公司有異曲同工之妙，他說道：“只要能保障使用效果和品質(zhì)就能夠吸引到忠實的消費者。比如現(xiàn)在蘋果的電子產(chǎn)品價格較一般的高，市場卻依然火熱，很明顯，當(dāng)品質(zhì)和價格只能二選一的時候，具備購買力的消費者還是會優(yōu)先考慮使用效果。”

那么無刷直流電機究竟有何突出之處？首先它是以自控式運行的，不會在負載突變時產(chǎn)生振蕩和失步，而且具有直流有刷電機的特性，同時也是頻率變化的裝置，所以又叫直流變頻，無刷直流電機無論是運轉(zhuǎn)效率、低速轉(zhuǎn)矩還是轉(zhuǎn)速精度都比任何控制技術(shù)的變頻器還要好。楊經(jīng)理在接受采訪時也給記者羅列出了以下的優(yōu)點：體積小、重量輕、壽命長、效率高、噪聲小、震動小、無火花、可靠性高、穩(wěn)定性好、適應(yīng)性強、維修與保養(yǎng)簡單。

現(xiàn)在無刷直流電機已經(jīng)能夠全面替代直流電機調(diào)速、全面替代變頻器+變頻電機調(diào)速、全面替代異步電機+減速機調(diào)速。在集合傳統(tǒng)直流電機所有優(yōu)點的同時取消了碳刷和滑環(huán)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)矩特性優(yōu)異。中、低速轉(zhuǎn)矩性能好，啟動轉(zhuǎn)矩大且啟動電流小，無級調(diào)速、調(diào)速范圍廣，過載能力強。而且目前常規(guī)的有刷電機壽命大概是一萬個小時，無刷直流電機的壽命是它的好幾倍。

除此之外，因為無刷直流電機本身沒有勵磁損耗和碳刷損耗，消除了多級減速耗，綜合節(jié)電率可達20%～60%，所以與普通電機的價格差僅僅依靠節(jié)電一項就能夠在一年后收回購置成本，加上近年來政府一直提倡的節(jié)能環(huán)保，無刷直流電機可以說是發(fā)展的趨勢。

中國的無刷直流電機市場以后會超過美國，相信假以時日，中國市場會成為全球最大的市場，價格不會成為阻礙無刷電機占領(lǐng)電機市場的絆腳石。在可見的未來，無刷電機會淘汰有刷電機，電機產(chǎn)品都將進入無刷時代。

審核編輯 ：李倩