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本文主要是關(guān)于碳刷電機和無刷電機的相關(guān)介紹，并著重對碳刷電機和無刷電機的區(qū)別和優(yōu)勢進行了詳盡的闡述。
碳刷電機
電機碳刷是電動機的碳刷和發(fā)電機的碳刷的統(tǒng)稱。電機碳刷的樣子有點像擦鉛筆的橡皮條那樣，頂上有導(dǎo)線引出，體積有大有小。
在電機中的作用就是改變電流方向分直流電機和交流電機，直流電機是來改變轉(zhuǎn)子的導(dǎo)電線圈，從而改變轉(zhuǎn)子磁極，進而改變電機的運動。碳刷是用于電機的換向器或滑環(huán)上，作為導(dǎo)出導(dǎo)入電流的滑動接觸體，它的導(dǎo)電，導(dǎo)熱以及潤滑性能良好，并具有一定的機械強度和換向性火花的本能。幾乎所有的有刷電機都使用碳刷，它是有刷電機的重要組成部件。
電機碳刷適用于各種電動機、發(fā)電機、輪軸機。具有較好的換向性能，使用壽命長。電機碳刷是用于電機的換向器或滑環(huán)上，作為導(dǎo)出導(dǎo)入電流的滑動接觸體，它的導(dǎo)電，導(dǎo)熱以及潤滑性能良好，并具有一定的機械強度和換向性火花的本能。幾乎所有的電機都使用碳刷，它是電機的重要組成部件。廣泛適用于各種交直流發(fā)電機，同步電動機，電瓶直流電動機，吊車電機集電環(huán)，各型電焊機等等。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電機的種類和使用的工況條件越來越多樣化，因而需要有各種不同品級的電刷來滿足這些要求，故電刷的種類也隨著電機工業(yè)的發(fā)展而越來越多 。
作用
1.將外部電流（勵磁電流）通過碳刷而加到轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子上（輸入電流）；
2.將大軸上的靜電荷經(jīng)過碳刷引入大地（接地碳刷）（輸出電流）；
3.改變電流方向（在整流子電機中，電刷還起著換向作用）；
4.將大軸（地）引至保護裝置供轉(zhuǎn)子接地保護及測量轉(zhuǎn)子正負對地電壓。
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，電刷始終與換向環(huán)進行摩擦，且在換向的瞬間還會產(chǎn)生電火花灼蝕，所以電刷是直流電機里的易損件。 為了提高直流電機的使用壽命、運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性以及降低直流電機的噪聲和電磁干擾，無刷直流電機有逐步取代有刷電機的趨勢。 一般交流電機不用恒磁場，所以用不著換向器，也就無須電刷；但交流電機的體積一般都比較大。家用電器使用的電機一般都是交流電機，如電扇、洗衣機、冰箱、空調(diào)等都沒有碳刷，但也有使用直流電機的，如許多的電動剃須刀、廚房小電器、電動自行車等都有碳刷，就是直流電動機（不包括無刷的）都有。使用干電池的電機都是直流電機 。
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。
無刷直流電動機是采用半導(dǎo)體開關(guān)器件來實現(xiàn)電子換向的，即用電子開關(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、無換向火花、機械噪聲低等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于高檔錄音座、錄像機、電子儀器及自動化辦公設(shè)備中。
無刷直流電動機由永磁體轉(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@組的電流進行換流（即檢測轉(zhuǎn)子磁極相對定子繞組的位置，并在確定的位置處產(chǎn)生位置傳感信號，經(jīng)信號轉(zhuǎn)換電路處理后去控制功率開關(guān)電路，按一定的邏輯關(guān)系進行繞組電流切換）。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刷直流電動機，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.brongaenegriffin.com/v/tag/123/" target="_blank">集成電路等）裝在定子組件上，用來檢測永磁體、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的磁場變化。
采用光電式位置傳感器的無刷直流電動機，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，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件將會按一定頻率間歇間生脈沖信號。
采用電磁式位置傳感器的無刷直流電動機，是在定子組件上安裝有電磁傳感器部件（例如耦合變壓器、接近開關(guān)、LC諧振電路等），當(dāng)永磁體轉(zhuǎn)子位置發(fā)生變化時，電磁效應(yīng)將使電磁傳感器產(chǎn)生高頻調(diào)制信號（其幅值隨轉(zhuǎn)子位置而變化）。
結(jié)構(gòu)解析
結(jié)構(gòu)上，無刷電機和有刷電機有相似之處，也有轉(zhuǎn)子和定子，只不過和有刷電機的結(jié)構(gòu)相反；有刷電機的轉(zhuǎn)子是線圈繞組，和動力輸出軸相連，定子是永磁磁鋼；無刷電機的轉(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，去掉了有刷電機用來交替變換電磁場的換向電刷，故稱之為無刷電機（Brushless motor），那現(xiàn)在就有問題了，沒有了電磁場的變換，如何讓無刷電機轉(zhuǎn)動呢？
簡單而言，依靠改變輸入到無刷電機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繞電機幾何軸心旋轉(zhuǎn)的磁場，這個磁場驅(qū)動轉(zhuǎn)子上的永磁磁鋼轉(zhuǎn)動，電機就轉(zhuǎn)起來了，電機的性能和磁鋼數(shù)量、磁鋼磁通強度、電機輸入電壓大小等因素有關(guān)，更與無刷電機的控制性能有很大關(guān)系，因為輸入的是直流電，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那里接收控制信號，控制電機的轉(zhuǎn)速，以滿足模型使用需要。 總的來說，無刷電機的結(jié)構(gòu)是比較簡單的，真正決定其使用性能的還是無刷電子調(diào)速器，好的電子調(diào)速器需要有單片機控制程序設(shè)計、電路設(shè)計、復(fù)雜加工工藝等過程的總體控制，所以價格要比有刷電機高出很多。
碳刷電機和無刷電機的區(qū)別和優(yōu)勢
1、適用范圍：
無刷電機：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，精密儀器儀表等對電機轉(zhuǎn)速控制嚴(yán)格，轉(zhuǎn)速達到很高的設(shè)備上，另外現(xiàn)在最為先進的干手器。
碳刷電機：通常動力設(shè)備使用的都是有刷電機，如吹風(fēng)機、工廠的電動機、家用的抽油煙機等等，另外串激電機的轉(zhuǎn)速也能達到很高，但是由于碳刷的磨損，使用壽命不如無刷電機。
2、使用壽命：
無刷電機：通常使用壽命在幾萬小時這個數(shù)量級，但是由于軸承的不同無刷電機使用壽命也有很大不同。
碳刷電機：通常有刷電機的連續(xù)工作壽命在幾百到1千多個小時，到達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：
無刷電機：通常是數(shù)字變頻控制，可控性強，從每分鐘幾轉(zhuǎn)，到每分鐘幾萬轉(zhuǎn)都可以很容易實現(xiàn)。
碳刷電機：碳刷電機一般啟動以后工作轉(zhuǎn)速恒定，調(diào)速不是很容易，串激電機也能達到20000轉(zhuǎn)/分，但是使用壽命會比較短。
4、節(jié)能方面：
相對而言，力輝無刷電機采用變頻技術(shù)控制的會比串激電機節(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，碳刷電機需要更換碳刷，如果更換不及時會造成電機的損壞，而無刷電機，使用壽命很長，通常是有刷電機的10倍以上，但是壞了就需要更換電機，但日常維護基本不需要。
6、噪音方面與是否是有刷電機無關(guān)，主要是看軸承和電機內(nèi)部組件的配合情況。
模型無刷電機的參數(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，還少不了一個重要指標(biāo)--KV值，這個數(shù)值是無刷電機獨有的一個性能參數(shù)，是判斷無刷電機性能特點的一個重要數(shù)據(jù)。
無刷電機的好處
?。?）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。
?。?）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。
（3）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。上下一比較，就知道無刷電機相對于有刷電機的優(yōu)勢在哪里了，但是萬事都不是絕對的，有刷電機低速扭力性能優(yōu)異、轉(zhuǎn)矩大等性能特點是無刷電機不可替代的，不過就無刷電機的使用方便性來看，隨著無刷控制器的成本下降趨勢和國內(nèi)外無刷技術(shù)的發(fā)展與市場競爭，無刷動力系統(tǒng)正在高速的發(fā)展與普及階段，這也極大促進了模型運動的發(fā)展。
有刷電機缺點：
?。?）摩擦大，損耗大
老模友們在以前玩有刷電機的時候都碰到這個問題，那就是使用電機一段時間以后，需要打開電機來清理電機的碳刷，費時費力，維護強度不亞于來一次家庭大掃除。
?。?）發(fā)熱大，壽命短
由于有刷電機的結(jié)構(gòu)原因，電刷和換向器的接觸電阻很大，造成電機整體電阻較大，容易發(fā)熱，而永磁體是熱敏元件，如果溫度太高的話，磁鋼是會退磁的，使電機性能下降，影響有刷電機的壽命。
?。?）效率低，輸出功率小
上面說到的有刷電機發(fā)熱問題，很大程度是因為電流做功在電機內(nèi)部電阻上了，所以電能有很大程度轉(zhuǎn)化為了熱能，所以有刷電機的輸出功率不大，效率也不高。
無刷電機的其他區(qū)別：
?。?）適用范圍：
無刷電機：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，精密儀器儀表等對電機轉(zhuǎn)速控制嚴(yán)格，轉(zhuǎn)速達到很高的設(shè)備上。
碳刷電機：通常動力設(shè)備使用的都是有刷電機，如吹風(fēng)機、工廠的電動機、家用的抽油煙機等等，另外串激電機的轉(zhuǎn)速也能達到很高，但是由于碳刷的磨損，使用壽命不如無刷電機。
?。?）使用壽命：
無刷電機：通常使用壽命在幾萬小時這個數(shù)量級，但是由于軸承的不同無刷電機使用壽命也有很大不同。
碳刷電機：通常有刷電機的連續(xù)工作壽命在幾百到1千多個小時，到達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：
無刷電機：通常是數(shù)字變頻控制，可控性強，從每分鐘幾轉(zhuǎn)，到每分鐘幾萬轉(zhuǎn)都可以很容易實現(xiàn)。
碳刷電機：舊碳刷電機一般啟動以后工作轉(zhuǎn)速恒定，調(diào)速不是很容易，串激電機也能達到20000轉(zhuǎn)/分，但是使用壽命會比較短。
?。?）節(jié)能方面：
相對而言，無刷電機采用變頻技術(shù)控制的會比串激電機節(jié)能很多，最典型的就是變頻空調(diào)和冰箱。
?。?）日后維修方面：
碳刷電機需要更換碳刷，如果更換不及時會造成電機的損壞，而無刷電機，使用壽命很長，通常是有刷電機的10倍以上，但是壞了就需要更換電機，但日常維護基本不需要。
?。?）噪音方面與是否是有刷電機無關(guān)，主要是看軸承和電機內(nèi)部組件的配合情況。
?。?）模型無刷電機的參數(shù)指標(biāo)，除了外形尺寸（外徑、長度、軸徑等）、重量、電壓范圍、空載電流、最大電流等參數(shù)外，還少不了一個重要指標(biāo)KV值，這個數(shù)值是無刷電機獨有的一個性能參數(shù)，是判斷無刷電機性能特點的一個重要數(shù)據(jù)。
碳刷電機的好處
它采用碳刷作為電機電源的兩個觸點，利用調(diào)速轉(zhuǎn)把和控制器來控制，通過齒輪二次減速及超越離合器來達到電動自行車0-20公里/小時的無極調(diào)速。目前采用的這種有刷高速電機含金量高，電機減速齒輪強度較強，耐磨性好，設(shè)計合理，故返修率較低；而且維修更換齒輪和電機的成本較少，有效的降低了電動自行車的維修費用；并且有刷電機可以通過超越離合器和飛輪實現(xiàn)輕松人力騎行。有刷電機就是采用電刷機械換向！
結(jié)語
關(guān)于碳刷電機和無刷電機的相關(guān)介紹就到這了，如有不足之處歡迎指正。
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