電機，俗稱“馬達”，是根據(jù)電磁感應(yīng)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(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)動的換向器和電刷來完成的。
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級通電，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，磁場異極相吸同極相斥，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)生電磁波，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，換向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。現(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，這一過程稱之為變頻調(diào)速。
3、有刷電機結(jié)構(gòu)簡單，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。
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(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，只需要換碳刷即可，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)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，只需要做一些除塵維護即可。