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本文主要是關(guān)于碳刷電機(jī)和無(wú)刷電機(jī)的相關(guān)介紹，并著重對(duì)碳刷電機(jī)和無(wú)刷電機(jī)的區(qū)別和優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了詳盡的闡述。
碳刷電機(jī)
電機(jī)碳刷是電動(dòng)機(jī)的碳刷和發(fā)電機(jī)的碳刷的統(tǒng)稱。電機(jī)碳刷的樣子有點(diǎn)像擦鉛筆的橡皮條那樣，頂上有導(dǎo)線引出，體積有大有小。
在電機(jī)中的作用就是改變電流方向分直流電機(jī)和交流電機(jī)，直流電機(jī)是來(lái)改變轉(zhuǎn)子的導(dǎo)電線圈，從而改變轉(zhuǎn)子磁極，進(jìn)而改變電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。碳刷是用于電機(jī)的換向器或滑環(huán)上，作為導(dǎo)出導(dǎo)入電流的滑動(dòng)接觸體，它的導(dǎo)電，導(dǎo)熱以及潤(rùn)滑性能良好，并具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和換向性火花的本能。幾乎所有的有刷電機(jī)都使用碳刷，它是有刷電機(jī)的重要組成部件。
電機(jī)碳刷適用于各種電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、輪軸機(jī)。具有較好的換向性能，使用壽命長(zhǎng)。電機(jī)碳刷是用于電機(jī)的換向器或滑環(huán)上，作為導(dǎo)出導(dǎo)入電流的滑動(dòng)接觸體，它的導(dǎo)電，導(dǎo)熱以及潤(rùn)滑性能良好，并具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和換向性火花的本能。幾乎所有的電機(jī)都使用碳刷，它是電機(jī)的重要組成部件。廣泛適用于各種交直流發(fā)電機(jī)，同步電動(dòng)機(jī)，電瓶直流電動(dòng)機(jī)，吊車電機(jī)集電環(huán)，各型電焊機(jī)等等。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)的種類和使用的工況條件越來(lái)越多樣化，因而需要有各種不同品級(jí)的電刷來(lái)滿足這些要求，故電刷的種類也隨著電機(jī)工業(yè)的發(fā)展而越來(lái)越多 。
作用
1.將外部電流（勵(lì)磁電流）通過(guò)碳刷而加到轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子上（輸入電流）；
2.將大軸上的靜電荷經(jīng)過(guò)碳刷引入大地（接地碳刷）（輸出電流）；
3.改變電流方向（在整流子電機(jī)中，電刷還起著換向作用）；
4.將大軸（地）引至保護(hù)裝置供轉(zhuǎn)子接地保護(hù)及測(cè)量轉(zhuǎn)子正負(fù)對(duì)地電壓。
換向器由電刷和換向環(huán)組成，碳刷就是電刷的一種。由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，電刷始終與換向環(huán)進(jìn)行摩擦，且在換向的瞬間還會(huì)產(chǎn)生電火花灼蝕，所以電刷是直流電機(jī)里的易損件。 為了提高直流電機(jī)的使用壽命、運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性以及降低直流電機(jī)的噪聲和電磁干擾，無(wú)刷直流電機(jī)有逐步取代有刷電機(jī)的趨勢(shì)。 一般交流電機(jī)不用恒磁場(chǎng)，所以用不著換向器，也就無(wú)須電刷；但交流電機(jī)的體積一般都比較大。家用電器使用的電機(jī)一般都是交流電機(jī)，如電扇、洗衣機(jī)、冰箱、空調(diào)等都沒(méi)有碳刷，但也有使用直流電機(jī)的，如許多的電動(dòng)剃須刀、廚房小電器、電動(dòng)自行車等都有碳刷，就是直流電動(dòng)機(jī)（不包括無(wú)刷的）都有。使用干電池的電機(jī)都是直流電機(jī) 。
無(wú)刷電機(jī)
無(wú)刷直流電機(jī)由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。由于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是以自控式運(yùn)行的，所以不會(huì)像變頻調(diào)速下重載啟動(dòng)的同步電機(jī)那樣在轉(zhuǎn)子上另加啟動(dòng)繞組，也不會(huì)在負(fù)載突變時(shí)產(chǎn)生振蕩和失步。中小容量的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的永磁體，現(xiàn)在多采用高磁能級(jí)的稀土釹鐵硼（Nd-Fe-B）材料。因此，稀土永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的體積比同容量三相異步電動(dòng)機(jī)縮小了一個(gè)機(jī)座號(hào)。
無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是采用半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件來(lái)實(shí)現(xiàn)電子換向的，即用電子開(kāi)關(guān)器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的接觸式換向器和電刷。它具有可靠性高、無(wú)換向火花、機(jī)械噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于高檔錄音座、錄像機(jī)、電子儀器及自動(dòng)化辦公設(shè)備中。
無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)由永磁體轉(zhuǎn)子、多極繞組定子、位置傳感器等組成。位置傳感按轉(zhuǎn)子位置的變化，沿著一定次序?qū)Χㄗ永@組的電流進(jìn)行換流（即檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁極相對(duì)定子繞組的位置，并在確定的位置處產(chǎn)生位置傳感信號(hào)，經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路處理后去控制功率開(kāi)關(guān)電路，按一定的邏輯關(guān)系進(jìn)行繞組電流切換）。定子繞組的工作電壓由位置傳感器輸出控制的電子開(kāi)關(guān)電路提供
位置傳感器有磁敏式、光電式和電磁式三種類型。
采用磁敏式位置傳感器的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，其磁敏傳感器件（例如霍爾元件、磁敏二極管、磁敏詁極管、磁敏電阻器或?qū)Ｓ?a href="http://www.delux-kingway.cn/v/tag/123/" target="_blank">集成電路等）裝在定子組件上，用來(lái)檢測(cè)永磁體、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化。
采用光電式位置傳感器的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，在定子組件上按一定位置配置了光電傳感器件，轉(zhuǎn)子上裝有遮光板，光源為發(fā)光二極管或小燈泡。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件將會(huì)按一定頻率間歇間生脈沖信號(hào)。
采用電磁式位置傳感器的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，是在定子組件上安裝有電磁傳感器部件（例如耦合變壓器、接近開(kāi)關(guān)、LC諧振電路等），當(dāng)永磁體轉(zhuǎn)子位置發(fā)生變化時(shí)，電磁效應(yīng)將使電磁傳感器產(chǎn)生高頻調(diào)制信號(hào)（其幅值隨轉(zhuǎn)子位置而變化）。
結(jié)構(gòu)解析
結(jié)構(gòu)上，無(wú)刷電機(jī)和有刷電機(jī)有相似之處，也有轉(zhuǎn)子和定子，只不過(guò)和有刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)相反；有刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子是線圈繞組，和動(dòng)力輸出軸相連，定子是永磁磁鋼；無(wú)刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子是永磁磁鋼，連同外殼一起和輸出軸相連，定子是繞組線圈，去掉了有刷電機(jī)用來(lái)交替變換電磁場(chǎng)的換向電刷，故稱之為無(wú)刷電機(jī)（Brushless motor），那現(xiàn)在就有問(wèn)題了，沒(méi)有了電磁場(chǎng)的變換，如何讓無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)呢？
簡(jiǎn)單而言，依靠改變輸入到無(wú)刷電機(jī)定子線圈上的電流波交變頻率和波形，在繞組線圈周圍形成一個(gè)繞電機(jī)幾何軸心旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子上的永磁磁鋼轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)就轉(zhuǎn)起來(lái)了，電機(jī)的性能和磁鋼數(shù)量、磁鋼磁通強(qiáng)度、電機(jī)輸入電壓大小等因素有關(guān)，更與無(wú)刷電機(jī)的控制性能有很大關(guān)系，因?yàn)檩斎氲氖侵绷麟?，電流需要電子調(diào)速器將其變成3相交流電，還需要從遙控器接收機(jī)那里接收控制信號(hào)，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以滿足模型使用需要。 總的來(lái)說(shuō)，無(wú)刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)是比較簡(jiǎn)單的，真正決定其使用性能的還是無(wú)刷電子調(diào)速器，好的電子調(diào)速器需要有單片機(jī)控制程序設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)、復(fù)雜加工工藝等過(guò)程的總體控制，所以價(jià)格要比有刷電機(jī)高出很多。
碳刷電機(jī)和無(wú)刷電機(jī)的區(qū)別和優(yōu)勢(shì)
1、適用范圍：
無(wú)刷電機(jī)：通常被使用在控制要求比較高，轉(zhuǎn)速比較高的設(shè)備上，如航模，精密儀器儀表等對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制嚴(yán)格，轉(zhuǎn)速達(dá)到很高的設(shè)備上，另外現(xiàn)在最為先進(jìn)的干手器。
碳刷電機(jī)：通常動(dòng)力設(shè)備使用的都是有刷電機(jī)，如吹風(fēng)機(jī)、工廠的電動(dòng)機(jī)、家用的抽油煙機(jī)等等，另外串激電機(jī)的轉(zhuǎn)速也能達(dá)到很高，但是由于碳刷的磨損，使用壽命不如無(wú)刷電機(jī)。
2、使用壽命：
無(wú)刷電機(jī)：通常使用壽命在幾萬(wàn)小時(shí)這個(gè)數(shù)量級(jí)，但是由于軸承的不同無(wú)刷電機(jī)使用壽命也有很大不同。
碳刷電機(jī)：通常有刷電機(jī)的連續(xù)工作壽命在幾百到1千多個(gè)小時(shí)，到達(dá)使用極限就需要更換碳刷，不然很容易造成軸承的磨損。
3、使用效果：
無(wú)刷電機(jī)：通常是數(shù)字變頻控制，可控性強(qiáng)，從每分鐘幾轉(zhuǎn)，到每分鐘幾萬(wàn)轉(zhuǎn)都可以很容易實(shí)現(xiàn)。
碳刷電機(jī)：碳刷電機(jī)一般啟動(dòng)以后工作轉(zhuǎn)速恒定，調(diào)速不是很容易，串激電機(jī)也能達(dá)到20000轉(zhuǎn)/分，但是使用壽命會(huì)比較短。
4、節(jié)能方面：
相對(duì)而言，力輝無(wú)刷電機(jī)采用變頻技術(shù)控制的會(huì)比串激電機(jī)節(jié)能很多，最典型的就是變頻空調(diào)和冰箱。
5、日后維修方面，碳刷電機(jī)需要更換碳刷，如果更換不及時(shí)會(huì)造成電機(jī)的損壞，而無(wú)刷電機(jī)，使用壽命很長(zhǎng)，通常是有刷電機(jī)的10倍以上，但是壞了就需要更換電機(jī)，但日常維護(hù)基本不需要。
6、噪音方面與是否是有刷電機(jī)無(wú)關(guān)，主要是看軸承和電機(jī)內(nèi)部組件的配合情況。
模型無(wú)刷電機(jī)的參數(shù)指標(biāo)，除了外形尺寸、重量、電壓范圍、空載電流、最大電流等參數(shù)外，還少不了一個(gè)重要指標(biāo)--KV值，這個(gè)數(shù)值是無(wú)刷電機(jī)獨(dú)有的一個(gè)性能參數(shù)，是判斷無(wú)刷電機(jī)性能特點(diǎn)的一個(gè)重要數(shù)據(jù)。
無(wú)刷電機(jī)的好處
（1）無(wú)電刷、低干擾
無(wú)刷電機(jī)去除了電刷，最直接的變化就是沒(méi)有了有刷電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的電火花，這樣就極大減少了電火花對(duì)遙控?zé)o線電設(shè)備的干擾。
?。?）噪音低，運(yùn)轉(zhuǎn)順暢
無(wú)刷電機(jī)沒(méi)有了電刷，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)摩擦力大大減小，運(yùn)行順暢，噪音會(huì)低許多，這個(gè)優(yōu)點(diǎn)對(duì)于模型運(yùn)行穩(wěn)定性是一個(gè)巨大的支持。
?。?）壽命長(zhǎng)，低維護(hù)成本
少了電刷，無(wú)刷電機(jī)的磨損主要是在軸承上了，從機(jī)械角度看，無(wú)刷電機(jī)幾乎是一種免維護(hù)的電動(dòng)機(jī)了，必要的時(shí)候，只需做一些除塵維護(hù)即可。上下一比較，就知道無(wú)刷電機(jī)相對(duì)于有刷電機(jī)的優(yōu)勢(shì)在哪里了，但是萬(wàn)事都不是絕對(duì)的，有刷電機(jī)低速扭力性能優(yōu)異、轉(zhuǎn)矩大等性能特點(diǎn)是無(wú)刷電機(jī)不可替代的，不過(guò)就無(wú)刷電機(jī)的使用方便性來(lái)看，隨著無(wú)刷控制器的成本下降趨勢(shì)和國(guó)內(nèi)外無(wú)刷技術(shù)的發(fā)展與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，無(wú)刷動(dòng)力系統(tǒng)正在高速的發(fā)展與普及階段，這也極大促進(jìn)了模型運(yùn)動(dòng)的發(fā)展。
有刷電機(jī)缺點(diǎn)：
（1）摩擦大，損耗大
老模友們?cè)谝郧巴嬗兴㈦姍C(jī)的時(shí)候都碰到這個(gè)問(wèn)題，那就是使用電機(jī)一段時(shí)間以后，需要打開(kāi)電機(jī)來(lái)清理電機(jī)的碳刷，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，維護(hù)強(qiáng)度不亞于來(lái)一次家庭大掃除。
?。?）發(fā)熱大，壽命短
由于有刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)原因，電刷和換向器的接觸電阻很大，造成電機(jī)整體電阻較大，容易發(fā)熱，而永磁體是熱敏元件，如果溫度太高的話，磁鋼是會(huì)退磁的，使電機(jī)性能下降，影響有刷電機(jī)的壽命。
?。?）效率低，輸出功率小
上面說(shuō)到的有刷電機(jī)發(fā)熱問(wèn)題，很大程度是因?yàn)殡娏髯龉υ陔姍C(jī)內(nèi)部電阻上了，所以電能有很大程度轉(zhuǎn)化為了熱能，所以有刷電機(jī)的輸出功率不大，效率也不高。
無(wú)刷電機(jī)的其他區(qū)別：
?。?）適用范圍：
無(wú)刷電機(jī)：通常被使用在控制要求比較高，轉(zhuǎn)速比較高的設(shè)備上，如航模，精密儀器儀表等對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制嚴(yán)格，轉(zhuǎn)速達(dá)到很高的設(shè)備上。
碳刷電機(jī)：通常動(dòng)力設(shè)備使用的都是有刷電機(jī)，如吹風(fēng)機(jī)、工廠的電動(dòng)機(jī)、家用的抽油煙機(jī)等等，另外串激電機(jī)的轉(zhuǎn)速也能達(dá)到很高，但是由于碳刷的磨損，使用壽命不如無(wú)刷電機(jī)。
?。?）使用壽命：
無(wú)刷電機(jī)：通常使用壽命在幾萬(wàn)小時(shí)這個(gè)數(shù)量級(jí)，但是由于軸承的不同無(wú)刷電機(jī)使用壽命也有很大不同。
碳刷電機(jī)：通常有刷電機(jī)的連續(xù)工作壽命在幾百到1千多個(gè)小時(shí)，到達(dá)使用極限就需要更換碳刷，不然很容易造成軸承的磨損。
?。?）使用效果：
無(wú)刷電機(jī)：通常是數(shù)字變頻控制，可控性強(qiáng)，從每分鐘幾轉(zhuǎn)，到每分鐘幾萬(wàn)轉(zhuǎn)都可以很容易實(shí)現(xiàn)。
碳刷電機(jī)：舊碳刷電機(jī)一般啟動(dòng)以后工作轉(zhuǎn)速恒定，調(diào)速不是很容易，串激電機(jī)也能達(dá)到20000轉(zhuǎn)/分，但是使用壽命會(huì)比較短。
?。?）節(jié)能方面：
相對(duì)而言，無(wú)刷電機(jī)采用變頻技術(shù)控制的會(huì)比串激電機(jī)節(jié)能很多，最典型的就是變頻空調(diào)和冰箱。
（5）日后維修方面：
碳刷電機(jī)需要更換碳刷，如果更換不及時(shí)會(huì)造成電機(jī)的損壞，而無(wú)刷電機(jī)，使用壽命很長(zhǎng)，通常是有刷電機(jī)的10倍以上，但是壞了就需要更換電機(jī)，但日常維護(hù)基本不需要。
?。?）噪音方面與是否是有刷電機(jī)無(wú)關(guān)，主要是看軸承和電機(jī)內(nèi)部組件的配合情況。
?。?）模型無(wú)刷電機(jī)的參數(shù)指標(biāo)，除了外形尺寸（外徑、長(zhǎng)度、軸徑等）、重量、電壓范圍、空載電流、最大電流等參數(shù)外，還少不了一個(gè)重要指標(biāo)KV值，這個(gè)數(shù)值是無(wú)刷電機(jī)獨(dú)有的一個(gè)性能參數(shù)，是判斷無(wú)刷電機(jī)性能特點(diǎn)的一個(gè)重要數(shù)據(jù)。
碳刷電機(jī)的好處
它采用碳刷作為電機(jī)電源的兩個(gè)觸點(diǎn)，利用調(diào)速轉(zhuǎn)把和控制器來(lái)控制，通過(guò)齒輪二次減速及超越離合器來(lái)達(dá)到電動(dòng)自行車0-20公里/小時(shí)的無(wú)極調(diào)速。目前采用的這種有刷高速電機(jī)含金量高，電機(jī)減速齒輪強(qiáng)度較強(qiáng)，耐磨性好，設(shè)計(jì)合理，故返修率較低；而且維修更換齒輪和電機(jī)的成本較少，有效的降低了電動(dòng)自行車的維修費(fèi)用；并且有刷電機(jī)可以通過(guò)超越離合器和飛輪實(shí)現(xiàn)輕松人力騎行。有刷電機(jī)就是采用電刷機(jī)械換向！
結(jié)語(yǔ)
關(guān)于碳刷電機(jī)和無(wú)刷電機(jī)的相關(guān)介紹就到這了，如有不足之處歡迎指正。
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