有刷电机与无刷电机的区别

　　在电机的世界里，直流电机可分为有刷电机和无刷电机，这里所说的 “刷” 指的就是碳刷。那么，碳刷究竟长什么样？直流电机为何需要碳刷，有碳刷和无碳刷又有哪些不同呢？接下来，我们将深入探究。
　　直流有刷电机原理

　

这是一个直流有刷电机的结构模型图。其由两个固定的异性磁铁和中间放置的一个线圈构成，线圈两端分别连接在两个半圆形的铜环上，铜环两端与固定的碳刷相接触，然后给碳刷两端接上直流电源。接上电源后，电流方向如图中箭头所示。根据左手定则，黄色线圈会受到垂直向上的电磁力，蓝色线圈则受到垂直向下的电磁力，电机转子开始作顺时针旋转。当转子旋转 90 度后，如图 2 所示 [此处插入图片 2，图片链接：

此时碳刷刚好处于两个铜环中间的空隙处，整个线圈回路没有电流。但由于惯性作用，转子依然会继续旋转。当转子在惯性作用下转到特定位置时，线圈电流情况如图 3 所示 [此处插入图片 3，图片链接：

根据左手定则，蓝色线圈受到垂直向上的电磁力，黄色线圈受到垂直向下的电磁力，电机转子继续作顺时针旋转。再旋转 90 度后，如图 4 所示 

碳刷又刚好在两个铜环中间空隙处，整个线圈回路无电流，不过转子仍会在惯性作用下继续旋转，如此不断循环。

　　直流无刷电机

　　如图 5 所示这是一个直流无刷电机的结构模型图，它由定子和转子两部分组成。其中，转子上有一对磁极，定子上绕有很多组线圈，图中画出了 6 组线圈。当给定子线圈 2、5 通入电流时，线圈 2、5 会产生磁场，此时定子相当于一个条形磁铁，2 为 S（南）极、5 为 N（北）极。由于同性磁极互相吸引，转子 N 极会旋转到线圈 2 位置，转子 S 极会旋转到线圈 5 位置，如图 6 所示

然后，撤掉定子线圈 2、5 的电流，再给定子线圈 3、6 通入电流，线圈 3、6 产生磁场，定子相当于一个条形磁铁，3 为 S（南）极、6 为 N（北）极，转子 N 极会旋转到线圈 3 位置，转子 S 极会旋转到线圈 6 位置，同理，撤掉定子线圈 3、6 的电流，给定子线圈 4、1 通入电流，线圈 4、1 产生磁场，定子相当于一个条形磁铁，4 为 S（南）极、1 为 N（北）极，转子 N 极会旋转到线圈 4 位置，转子 S 极会旋转到线圈 1 位置。至此，电机已经旋转半圈，后半圈的原理与前面一致。我们可以形象地把直流无刷电机理解为，就像在一头驴的前面钓一个胡萝卜，驴会一直朝着胡萝卜的方向前进。而要在不同时刻给不同线圈通入准确的电流，就需要用到电流换向电路，这里暂不详细介绍。

　　优缺点对比
　　直流有刷电机：具有启动快速、制动及时、调速平稳、控制简单、结构简单、价格便宜等优点，尤其价格优势明显。而且它启动电流大，在低速时扭矩（旋转力）大，能够带动很重的负荷。不过，由于碳刷和换向片之间存在摩擦，直流有刷电机容易产生火花、发热、噪音，会对外界环境产生电磁干扰，并且效率低、寿命短。因为碳刷属于损耗品，容易出现故障，使用一段时间后需要进行更换。
　　直流无刷电机：由于省去了碳刷，直流无刷电机噪音小、无需维护、故障率低、使用寿命长，而且运行时间和电压比较稳定，对无线电设备的干扰较小。但它也有一个明显的缺点，就是价格昂贵。