有刷電機與無刷電機的工作原理及優(yōu)缺點

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

　　有刷電機與無刷電機的工作原理

　　有刷電機

　　有刷電機是生活中最為常見的電機，這種電機的結構相對簡單，工作時不需要控制電路，如果不考慮調速問題，通電就可以運轉。

　　有刷電機的內部一般是由定子、轉子、換向器、電刷等幾部分組成的。電機的定子根據(jù)電機功率的不同會采用永磁體或者線圈，而定子基本都是線圈，通過電產生磁場。由于轉子的線圈需要通電，但是由于轉子是轉動的，這就需要一種接觸但是非連接的進行供電，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，還有一個重要的作用就是換向。

　　轉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上，隨著轉子的旋轉，就可自動切換需要通電的繞組，通過電刷與換向器的組合，就實現(xiàn)的有刷電機的控制。

　　無刷電機

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

　　無刷電機繞組的供電控制，一般是采用的晶體管作為電子開關使用的，通常使用MOS管作為控制元件。轉子位置的檢測元件，一般使用的是霍爾元件，霍爾元件是一種磁敏傳感器，電機上使用的一般為開關型霍爾，也就是當磁場靠近時會輸出開關量的信號。電機的控制芯片根據(jù)霍爾元件反饋回來的開關量判斷轉子位置，控制對應的繞組通電。通過對反饋信號的不斷檢測實現(xiàn)了自動閉環(huán)控制。

　　無刷電機的轉子位置檢測并不僅僅可以通過霍爾元件，也有一部分電機是不使用霍爾元件的，這種電機也叫做無霍爾無刷電機。這種電機是通過檢測繞組的反電勢實現(xiàn)位置檢測的，像是航模中的電機、機械硬盤中的電機使用的都是無霍爾的無刷電機。

　　有刷電機與無刷電機的優(yōu)缺點

　　從上述兩種電機的內部結構以及工作原理能能夠看出，無刷電機與有刷電機之間還是有很多不同之處的。有刷電機最大的優(yōu)點就是結構簡單，不需要控制電路就可以工作，這就是使得使用有刷電機的電動工具的制造成本比較低。有刷電機的缺點也比較明顯，一方面是電刷與換向器是摩擦接觸的，在電機運轉時，電刷就會磨損，并且會有石墨沉積在換向器上，所以有刷電機是需要經常維護的。并且由于電刷與換向器之間的摩擦，電機在運轉時會產生比較大的噪音以及電火花。

　　使用無刷電機的電動工具，首先在噪音以及維護上得到了解決，所以無刷電機的使用壽命要比有刷電機長一些。但是由于無刷電機工作需要電路的控制，加上電機本身的制造成本，使用無刷電機的電動工具比起有刷電機的價格是要高很多的。

　　什么場合會使用無刷電機

　　由于無刷電機的成本較高，所以很多電動工具都會使用有刷電機。但是在一些特殊場合，是不能使用有刷電機的。這主要是一些存在易燃易爆物品的場合，比如粉塵車間等。因為有刷電機的電刷與換向器之間會產生電火花，在這種環(huán)境下使用是非常危險的。