有刷電機(jī)與無刷電機(jī)的工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)

　　無論是交流電動(dòng)工具使用的串勵(lì)電機(jī)，還是充電功率使用的電機(jī)，大部分的電動(dòng)工具都是使用的有刷電機(jī)，為什么不使用無刷電機(jī)，主要原因是成本的問題。

　　有刷電機(jī)與無刷電機(jī)的工作原理

　　有刷電機(jī)

　　有刷電機(jī)是生活中最為常見的電機(jī)，這種電機(jī)的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，工作時(shí)不需要控制電路，如果不考慮調(diào)速問題，通電就可以運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　有刷電機(jī)的內(nèi)部一般是由定子、轉(zhuǎn)子、換向器、電刷等幾部分組成的。電機(jī)的定子根據(jù)電機(jī)功率的不同會(huì)采用永磁體或者線圈，而定子基本都是線圈，通過電產(chǎn)生磁場(chǎng)。由于轉(zhuǎn)子的線圈需要通電，但是由于轉(zhuǎn)子是轉(zhuǎn)動(dòng)的，這就需要一種接觸但是非連接的進(jìn)行供電，這就是電刷的主要作用。電刷通過彈簧的壓力緊密貼合在換向器上，換向器除了用來傳輸電刷帶來的電能，還有一個(gè)重要的作用就是換向。

　　轉(zhuǎn)子的線圈通過一定的順序首尾相接后連接到換向器的觸點(diǎn)上，隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，就可自動(dòng)切換需要通電的繞組，通過電刷與換向器的組合，就實(shí)現(xiàn)的有刷電機(jī)的控制。

　　無刷電機(jī)

　　無刷電機(jī)從名稱上就可以看出，相對(duì)于有刷電機(jī)來講，它是不使用電刷的。無刷電機(jī)由于不使用電刷，所以它的定位使用線圈，而轉(zhuǎn)子一般采用的永磁體。由于無刷電機(jī)沒有有刷電機(jī)的換向器自動(dòng)控制，這就需要電路控制實(shí)現(xiàn)不同繞組的供電，為了讓電路知道應(yīng)該給哪一組線圈通電，還需要知道當(dāng)前轉(zhuǎn)子的位置。

　　無刷電機(jī)繞組的供電控制，一般是采用的晶體管作為電子開關(guān)使用的，通常使用MOS管作為控制元件。轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)元件，一般使用的是霍爾元件，霍爾元件是一種磁敏傳感器，電機(jī)上使用的一般為開關(guān)型霍爾，也就是當(dāng)磁場(chǎng)靠近時(shí)會(huì)輸出開關(guān)量的信號(hào)。電機(jī)的控制芯片根據(jù)霍爾元件反饋回來的開關(guān)量判斷轉(zhuǎn)子位置，控制對(duì)應(yīng)的繞組通電。通過對(duì)反饋信號(hào)的不斷檢測(cè)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)閉環(huán)控制。

　　無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)并不僅僅可以通過霍爾元件，也有一部分電機(jī)是不使用霍爾元件的，這種電機(jī)也叫做無霍爾無刷電機(jī)。這種電機(jī)是通過檢測(cè)繞組的反電勢(shì)實(shí)現(xiàn)位置檢測(cè)的，像是航模中的電機(jī)、機(jī)械硬盤中的電機(jī)使用的都是無霍爾的無刷電機(jī)。

　　有刷電機(jī)與無刷電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)

　　從上述兩種電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及工作原理能能夠看出，無刷電機(jī)與有刷電機(jī)之間還是有很多不同之處的。有刷電機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要控制電路就可以工作，這就是使得使用有刷電機(jī)的電動(dòng)工具的制造成本比較低。有刷電機(jī)的缺點(diǎn)也比較明顯，一方面是電刷與換向器是摩擦接觸的，在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電刷就會(huì)磨損，并且會(huì)有石墨沉積在換向器上，所以有刷電機(jī)是需要經(jīng)常維護(hù)的。并且由于電刷與換向器之間的摩擦，電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生比較大的噪音以及電火花。

　　使用無刷電機(jī)的電動(dòng)工具，首先在噪音以及維護(hù)上得到了解決，所以無刷電機(jī)的使用壽命要比有刷電機(jī)長(zhǎng)一些。但是由于無刷電機(jī)工作需要電路的控制，加上電機(jī)本身的制造成本，使用無刷電機(jī)的電動(dòng)工具比起有刷電機(jī)的價(jià)格是要高很多的。

　　什么場(chǎng)合會(huì)使用無刷電機(jī)

　　由于無刷電機(jī)的成本較高，所以很多電動(dòng)工具都會(huì)使用有刷電機(jī)。但是在一些特殊場(chǎng)合，是不能使用有刷電機(jī)的。這主要是一些存在易燃易爆物品的場(chǎng)合，比如粉塵車間等。因?yàn)橛兴㈦姍C(jī)的電刷與換向器之間會(huì)產(chǎn)生電火花，在這種環(huán)境下使用是非常危險(xiǎn)的。