有刷電機與無刷電機原理的區別

你會發現當你買了電動工具後，有的產品包裝盒裡會送2個小配件，有人知道它是碳刷，有人既不知道叫什麼也不知道怎麼用。

而現在不管是海報宣傳還是銷售介紹，都將電動工具是無刷電機作為一大賣點，你要是問有什麼區別，很多人只知道區別就是有無碳刷，那麼碳刷到底是什麼，它有什麼作用，有刷電機與無刷電機之間有什麼區別呢？

碳刷人們也將它叫做電刷，主要在電氣設備上廣泛使用，是在一些電動機或者發電機的固定部分與旋轉部分做信號或能量的傳遞，外形為長方形，還有金屬線安裝在彈簧內，碳刷是一種滑動接觸件，所以容易磨損需要定期更換和清理磨損掉的積碳。

碳刷的主要成分是碳，工作時通過彈簧施壓就像刷子一樣在旋轉件上工作，所以叫做碳刷，主要材料是石墨。

先瞭解一下碳刷的主要材料石墨，石墨屬於自然元素，其主要成分是碳，顏色為黑色，不透明，具有半金屬光澤，硬度不高，用指甲都能摳動，石墨與鑽石的成分都是碳，但性質卻有很大的區別，這是由於碳原子的排列結構不同造成的。

石墨雖然成分為碳，但它是一種耐高溫的材料，它的熔點到達3652℃，利用這種耐高溫的特性，可以將石墨加工成耐高溫的化學器具坩堝。

石墨的導電性能非常好，超過很多金屬，是非金屬的上百倍，所以製造成電極，碳刷等導電零部件；石墨的內部結構決定了其有很好的潤滑性，我們常在生銹的門鎖裡放入鉛筆灰或石墨，這樣開門就容易多了，這應該就是石墨起到的潤滑作用吧。

不要以為石墨只能做鉛筆芯這些基礎的產品，現在從石墨中提煉出來的新材料石墨烯，你一定聽說過吧，它已經成為全世界最炙手可熱的新技術材料，現在的很多高科技產品都要用到它。

碳刷一般在直流電器上使用，像我們家中使用的冰箱，洗衣機及空調等都沒有電刷，這是因為交流電機不需要恒磁場，所以就不需要換向器，也就無需碳刷。

要瞭解碳刷的作用和意義，就要先瞭解有刷電機與無刷電機工作原理和區別。

有刷電機和無刷電機的通電原理不一樣，其內部結構也不一樣。對輪轂式電機而言，電機力矩的輸出方式（是否經過齒輪減速機構減速）不一樣，其機械結構也不一樣。

1、常見高速有刷電機的內部機械結構。這種輪轂式電機由內置高速有刷電機心、減速齒輪組、超越離合器、輪轂端蓋等部件組成。高速有刷有齒輪轂式電機屬於內轉子電機。

2、常見低速有刷電機的內部機械結構。這種輪轂式電機由碳刷、換相器、電機轉子、電機定子、電機軸、電機端蓋、軸承等部件組成。低速有刷無齒輪轂式電機屬於外轉子電機。

3、常見高速無刷電機的內部機械結構。這種輪轂式電機由內置高速無刷電機心、行星摩擦滾子、超載離合器、輸出法蘭、端蓋、輪轂外殼等部件組成。高速無刷有齒輪轂電機屬於內轉子電機。

4、常見低速無刷電機的內部機械結構。這種輪轂式電機由電機轉子、電機定子、電機軸、電機端蓋、軸承等部件組成。低速無刷無齒輪轂式電機屬於外轉子電機。

有刷電機

所有電機都由定子和轉子組成，在直流電機中，為了讓轉子轉起來，需要不斷改變電流方向，否則轉子只能轉半圈，這就好像用腳蹬自行車踏板，單腳只能蹬半圈，所以直流電機就需要改變轉子中的電流，也就是把通電導體的方向在需要換向的時候換向。

換向器的換向是，當在電磁場中放入一個通電導體切斷磁場，導體會被力推出靜止的磁場，這是因為磁場的磁力線被導體周圍的電磁場壓變形了，磁力線試圖反彈回直線的形狀，這就相當於會產生吸引力和排斥力，讓電機轉起來。

換向器由兩個半圓段構成，連接處由絕緣材料隔開，兩段換向器轉動分別與碳刷連接，碳刷會重複連接到符合推動力的那段換向器，這樣重複電機就轉動起來了。

無刷電機
無刷直流電機是採用電子換向，沒有換向器和碳刷，而是使用的位置感測器，主要由永磁體轉子，多極繞組定子和位置感測器等組成，位置感測器根據轉子的位置磁極，給向鄰的定子線圈通電，讓定子產生與轉子向吸的磁極，就能吸引轉子轉動，這樣重複就能推動電機轉動。

有刷電機是採用機械換向，外部磁極不動內部線圈動，電機工作時，換向器和線圈一起旋轉，碳刷與磁鋼都不動，於是換向器和碳刷產生摩擦，完成電流方向切換。
在有刷電機中，將各組線圈排成一個圓環形，相互之間又用絕緣材料隔開，形成一個圓柱形與電機軸連成一體，電源通過兩個碳刷，在彈簧的壓力下壓在線圈上，每組線圈轉動到碳刷下麵就能給這組線圈通電。
隨著電機轉動，給不同線圈或同一線圈不同兩級通電，使線圈產生磁場兩極與靠近永磁鐵定子的兩極有一個角度，通過同極相斥和異極相吸產生力量，推動電機轉動。

有刷電機與無刷電機的區別除了碳刷外，有刷電機是利用齒輪來進行控制，這就會讓電機的返修率增加了；而無刷電機就不需要用齒輪，不會經常維修，使用壽命就會高一些，可靠性也比較高，不過無刷電機的控制系統成本也會相對有刷電機高；此外有刷電機的噪音比較大，而無刷電機聲音小得多，工作效率也會高一些。

碳刷在直流電機中起到了非常重要的作用，碳刷在電機的運動部件之間傳導電流，這種傳導是一種滑動傳導，能夠將電流從固定端傳遞到發電機或電動機的旋轉部分，由幾個碳刷組成一個碳架，所以這種傳導方式也就造成了碳刷容易磨損，碳刷還有改變電流方向，也就是換向的作用。

碳刷在直流電機中起到了非常重要的作用，碳刷在電機的運動部件之間傳導電流，這種傳導是一種滑動傳導，能夠將電流從固定端傳遞到發電機或電動機的旋轉部分，由幾個碳刷組成一個碳架，所以這種傳導方式也就造成了碳刷容易磨損，碳刷還有改變電流方向，也就是換向的作用。

兩者的區別
1、有刷電機電機工作時，線圈和換向器旋轉，磁鋼和碳刷不轉，線圈電流方向的交替變化是隨電機轉動的換相器和電刷來完成的。
2、無刷直流電機由電動機主體和驅動器組成，是一種典型的機電一體化產品。由於無刷直流電動機是以自控式運行的，所以不e79fa5e98193e4b893e5b19e31333366303231會象變頻調速下重載啟動的同步電機那樣在轉子上另加啟動繞組，也不會在負載突變時產生振盪和失步。
3、有刷電機是傳統產品，性能比較穩定。無刷電機是升級產品，其壽命性能比有刷電機好。但其控制電路比較複雜，對元件的老化篩選要求比較嚴格。
4.無刷電機的設備可以運用於：乳製品行業、釀造行業、肉製品加工行業、豆製品加工行業、飲料加工行業、糕點加工業、藥品業、電子精密廠、等一些更高要求的無塵車間等，像迪奧電器產的無刷電機（DIHOUR）幹手器，運用到工廠裡比較多。
5.碳刷電機只能適用於各式洗手間等對要求不是太高的區域，而像無塵車間和防爆車間就無法使用了！
6.使用壽命，無刷電機可連續工作20000小時左右，常規的使用壽命7-10年。碳刷電機：可連續工作5000小時左右，常規的使用壽命2-3年。
7.節能方面，相對而言，無刷電機的耗電量只是碳刷的1/3。