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有刷与无刷？直流与交流？直流无刷师啥？全文分三部分进行梳理：

一

这里为大家科普一下：

一：有刷电机的知识

有刷电机中它包含了一个电刷装置，它能把电能转化为机械能量，或者把机械能量转化为电能。有刷电机是一切电机的基础，具有启动快、制动及时、在大范围平稳调速、控制电路相对简单等优点。

结构原理：有刷电机主要由定子和转子构成，定子上有磁极（绕组或永磁体），转子上有绕组，加了电后，转子上也会产生一个磁场（磁极），在定子磁场（N和 S）的作用下，电动机转动。通过改变电刷的位置，可以使定转子磁极的角度发生变化（假定转子的磁极朝向定子磁极的方向是电动机的转动方向），使电动机的转动方向发生变化。

这里特别要说明一点的就是：有刷电机是由直流电供电的，所以一般称有刷电机又叫“直流电机”。

二：无刷电机的知识

无刷电机是由电动机本体和驱动器组成的，由于无刷电动机采用自控方式运行，因此不需要采用变频调速方式重载起动电动机在转子上附加起动绕组，也不会因负载突变而产生振荡或失步。

无刷电机采用半导体开关器件实现电子换向，即用电子开关器件代替传统的接触式换向器和电刷。无刷电机由永磁转子、多极绕组定子、位置传感器等组成.位置传感器根据转子位置的变化，按一定顺序换流定子绕组电流（即，检测转子磁极相对于定子绕组的位置，产生位置检测信号，由信号转换电路对功率开关电路进行控制，绕组电流按一定逻辑关系切换）。通过位置传感器输出控制的电子开关电路提供定子绕组的工作电压。

无刷电机可靠性高，无换向火花，低机械噪声，广泛用于高档录像机、录像机、电子仪器和自动化办公设备。这里特别要说明一点的就是，很多人都觉得无刷电机就是直流电机，所以才叫“无刷直流电机”，实际上无刷电机结构形式常见分两种，就是无刷直流电机与交流式换相无刷电机。无刷交流电动机就是我们常说的三相交流永磁电动机。

   注：以前在通常情况下， 有刷电机是指电机是直流电输入，而无刷电机通常指的就是个三相交流电机。当然，近年来出现了新的直流无刷电机，目前也正在某些领域大力推广应用。

   

无刷电机的特性：

  1）采用电子换向具备直流外部特性的电机叫做无刷电机。因为无刷电机的出现，打破了交流，直流调速系统之间的严格界限。

  2）无刷直流电动机的电能以直流模式提供，根据获取直流电能的方法，无刷直流电动机的主要实现方法有两种:交-直-交控制系统和直-交控制系统两种，通常称为方波。

    3）交流换向无刷电动机使用晶闸管。变频器将50Hz交流电直接转换为交流电，其频率随转子变化而提供给电机，其调速特性也类似于直流电动机。此时，电动机的输入为正弦波。

      

      小结：

      可以看出，实际上，交流换向无刷电动机比无刷直流电动机复杂得多，在实际命名中，实际上存在一些差异，无刷直流电动机始终使用原始名称，交流换向无刷电动机称为永磁同步电动机。

     如果换相器在电动机内部，则如果输入为直流，则仍可以称为直流电动机，但是大功率换相器。通常在电动机外部，因此通过电动机提供的功率经过换相器实际上是交流电，无刷直流电动机在结构上与永磁同步交流电动机比较相似，区别在于无刷直流电动机的输入为方波，而永磁同步电动机的输入为正弦波。

      说到这里，有朋友要问了，那现在所说的直流无刷电机到底师直流还是交流电机？有人说它实际上还是交流电机师否错误呢？

回答：无刷直流电机是直流电机。因为它使用且仅能使用直流电工作。但是直流无刷电机很多时候都被说成是交流电机，因为直流是通过专震荡电路转变成交流属的，所以它的本质其实还是交流，只是我们在判断是直流还是交流的时候是以输入电路的类型来命名的。

二

直流有刷电机和直流无刷电机的差别

直流有刷电机和直流无刷电机的差别如下：

1. 不同的工作原理

直流有刷电机的工作原理：电机旋转时，碳刷在换向器上滑动，产生旋转磁场，被定子的静磁场吸引。电枢和定子绕组中的电流由电池或其他直流电源提供，以向电池(或直流电源)提供恒定的直流电压。

直流无刷电机的工作原理：在电机的转子上附着磁化的永磁体，检测电机转子的极性，由驱动器控制电机的启动、停止和制动，控制逆变桥各功率管的开关，产生连续的转矩，并控制和调节转速，提供保护和显示等。

2. 性能的不同

直流有刷电机机构简单，生产加工容易，在19世纪便得到了广泛应用，技术发展较为成熟，直流有刷电机输出功率更大，控制精度更高，控制精度可以达到0.01毫米，几乎可以让运动部件停在任何想要的地方，所有精密机床都是采用直流电机控制精度。

直流无刷电机近十几年才慢慢投入商业运营，技术较为不成熟，无刷电机起动电阻大（感抗），起动扭矩相对较小。直流无刷电机干扰更低、噪音更低、寿命更长、维护成本更低。

3. 结构组成不同

直流有刷电机的基本部件包括定子、转子、电刷和换向器。定子和转子磁场相互作用驱动电机旋转。

直流无刷电机由电机本体和驱动器组成，电机定子绕组多做成三相对称星形连接，驱动器由电力电子器件和集成电路组成。

4. 调速方式的不同

实际上两种电机的控制都是调压，只是由于直流无刷采用了电子换向，所以要有数字控制才可以实现了，而直流有刷是通过碳刷换向的，利用可控硅等传统模拟电路都可以控制，比较简单。

相对直流有刷电机，直流无刷电机去除了电刷，最直接的变化就是没有了有刷电机运转时产生的电火花，这样就极大减少了电火花对遥控无线电设备的干扰。

无刷电机没有了电刷，运转时摩擦力大大减小，运行顺畅，噪音会低许多，这个优点对于模型运行稳定性是一个巨大的支持。少了电刷，无刷电机的磨损主要是在轴承上了，从机械角度看，无刷电机几乎是一种免维护的电机了，必要的时候，只需做一些除尘维护即可。

三

有刷电机与无刷电机哪个噪音大？

      一般情况下，无刷电机（Brushless Motor）比有刷电机（Brushed Motor）噪音较低。       这是因为无刷电机使用电子控制器（电调）来驱动转子，而有刷电机则通过碳刷与电刷联系来实现转子转动。由于无刷电机没有机械接触，因此产生的摩擦和噪音较少。

     有刷电机的电刷和碳刷之间摩擦会引起一些噪音，而且由于刷子的磨损，随着时间的推移噪音可能会增加。相比之下，无刷电机的运行更加平稳，减少了噪音的来源。

      需要注意的是，不同类型的电机在设计、制造和应用中会有一定的差异，因此实际噪音水平可能会受到许多因素的影响。但一般来说，无刷电机通常会比有刷电机产生更少的噪音。

四

无刷直流电机的工作原理

1、无刷直流电机（BLDC）的工作原理：

     无刷直流电机由电机本体和驱动器组成，是典型的机电一体化产品。无刷电机是指没有电刷和换向器（或集电环）的电机，又称无换向器电机，使用频率较高。

     无刷直流电机是一种同步电动机，它的转子是由磁铁组成的，通过控制定子上的电流来实现旋转。BLDC电机没有电刷和电刷环，转子上的磁铁由电子元器件控制。因此，BLDC电机具有高效率、高可靠性和低噪声等优点。

      无刷直流电机通常由电子元器件（例如功率MOSFET、IGBT、集成电路等）、转子、定子和传感器组成。在运行时，控制器向电机的定子通电，并将电流调节为一个特定的波形。传感器用于监测电机的位置和速度，并将信息反馈给控制器，以便控制器可以调节电流的相位和大小来控制电机的转速和转向。

      考虑以下在定子A、B和C中安装三个绕组的步骤。让用单个磁铁替换转子以使事情更容易理解。

当电流通过线圈时，会产生磁场，而磁场线的方向（即所得磁铁的磁极）由电流方向决定。

根据这个概念，如果向线圈A发送电流，它将产生磁场并吸引转子磁铁。转子磁铁将有一个小的顺时针偏移量，并与A对齐。

如果现在让电流一个接一个地流过线圈B和C（按此顺序），转子磁铁将顺时针旋转。

为了提高效率，可以用一个线圈包裹相反的线圈，从而产生双重吸引力。为了进一步提高效率，两个线圈可以同时通电，一个线圈吸引磁铁，另一个线圈排斥磁铁。第三个将在此期间闲置。

线圈A、B和C的六种不同组合可用于使转子磁体旋转3600圈，如下面的时序图所示。

根据上面的示意图（或浮动），始终可以确保一相为正，一相为负，第三相闲置。根据上图，有两个开关阶段，具体取决于霍尔传感器的输入。

2、直流无刷电动机的构造

直流无刷电机是由定子和转子两部分组成的。定子通常采用铁芯、线圈等材料制成，其内部包括磁场传感器和换向电路。而转子则包括永磁体、转子轴、循环器等部分。值得注意的是，直流无刷电机与传统电机相比，最大的区别在于它没有通电的集电刷和旋转的交流电机。

3、无刷直流电机的特点

（1）优点

  1）高效率：BLDC电机没有电刷摩擦，能够实现高效率的转换，因此比传统的有刷直流电机更加节能。

  2）高精度：BLDC电机采用数字控制技术，能够精确地控制电机的转速和转向，因此可以在高精度的应用中使用。

  3）高可靠性：BLDC电机由于没有电刷和电刷环，不会因为电刷磨损而导致故障，因此具有高可靠性和长寿命。

  4）更好的速度和扭矩特性。

  5）低噪声：BLDC电机没有电刷摩擦和换向电流的噪声，因此噪声水平很低。

  6）无磨损，易于维护：BLDC电机不需要定期更换电刷和电刷环，因此维护成本低。

（2）其他特点：

    1）使用微处理器实现定点或浮点控制器

（3）直流无刷电动机也存在一些缺点。

       比如在高负载下运转时，容易出现失速现象；同时，由于其内部结构复杂，维修难度较大，且成本较高。目前仍在技术更新与进步，克服缺点后前景广阔。

4、无刷直流电机的应用领域

BLDC电机被广泛应用于许多领域，包括：

1.医疗设备：BLDC电机可以用于医疗设备，如手术机器人、药物输送泵、呼吸机等。

2.工业自动化：BLDC电机可以用于工业自动化设备，如机床、印刷机、食品加工机械等。

3.家用电器：BLDC电机可以用于家用电器，如洗衣机、洗碗机、吸尘器等。

4.汽车行业：BLDC电机可以用于电动汽车、混合动力汽车、电动自行车等。

5.航空航天：BLDC电机可以用于航空航天领域，如导航设备、无人机等。

6.新能源领域：BLDC电机可以用于风力发电机、太阳能发电机、水力发电机等。

5、无刷直流电机的未来发展方向

随着技术的不断进步，无刷直流电机在未来的发展中有许多可能性：

1.高效率：研究新的材料和制造工艺，以提高BLDC电机的效率。

2.高功率密度：研究新的电机设计和制造工艺，以提高BLDC电机的功率密度。

3.高可靠性：开发新的故障检测和诊断技术，以提高BLDC电机的可靠性。

4.智能控制：开发新的控制算法和智能系统，以提高BLDC电机的性能和控制精度。

5.绿色环保：开发新的绿色材料和生产工艺，以减少BLDC电机对环境的影响。

      总之，无刷直流电机是一种高效率、高精度、高可靠性的电动机，具有广泛的应用前景。未来，随着技术的不断发展，BLDC电机将会越来越普及，并在许多领域得到广泛的应用。

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