什么是无刷电机(无刷电机的特点)

你会发现，买电动工具，有的产品会在盒子里送2个小配件，有的人知道是碳刷，有的人不知道叫什么，不知道怎么用。

现在无论是海报宣传还是销售介绍，电动工具是无刷电机都是一大卖点。如果问有什么区别，很多人只知道区别在于有没有碳刷。那么到底什么是碳刷，它的作用是什么，有刷电机和无刷电机有什么区别？

电刷人们也称之为电刷，广泛应用于电气设备中。它用于在一些电动机或发电机的固定部分和旋转部分之间传递信号或能量。它有一个长方形的形状，一根金属线安装在一个弹簧里。碳刷是滑动接触，容易磨损，需要定期更换清洗。

碳刷的主要成分是碳。工作时，它在弹簧的压力下像刷子一样在转动部件上工作，所以被称为碳刷，其主要材料是石墨。

先来了解一下碳刷的主要材料，石墨，这是一种自然元素。其主要成分是碳，颜色为黑色，不透明，半金属光泽，硬度低。可以用钉子拉。石墨和金刚石都是碳，但性质差别很大，这是碳原子的排列结构不同造成的。

石墨虽然是由碳构成，但它是一种耐高温材料，熔点达到3652℃。利用这种耐高温特性，石墨可以加工成化学仪器用耐高温坩埚。

石墨的导电性非常好，超过许多金属，是非金属的几百倍，所以被制成电极、碳刷等导电零件。石墨的内部结构决定了其良好的润滑性。我们经常在生锈的门锁里放入铅笔灰或石墨，这样开门就容易多了。这应该是石墨的润滑作用。

不要以为石墨只能是铅笔芯的基础产品。现在，你一定听说过石墨烯，一种从石墨中提取的新材料。它已经成为世界上最热门的新技术材料，现在许多高科技产品都在使用它。

一般碳刷用在DC电器上，比如我们家用的冰箱、洗衣机和空开关。这是因为交流电机不需要恒定磁场，所以不需要换向器，所以不需要碳刷。

要了解碳刷的作用和意义，首先要了解有刷电机和无刷电机的工作原理和区别。

有刷电机

所有电机都由定子和转子组成。在DC电机中，为了使转子旋转，必须不断改变电流方向，否则转子只能旋转半圈。这就好比踩自行车踏板，一只脚只能踩半圈。因此，DC电机需要改变转子中的电流，也就是说，在需要换向时改变电流导体的方向。

换向器换向是将带电导体置于电磁场中切断磁场时，导体会被用力推出静磁场。这是因为磁场的磁力线被导体周围的电磁场变形，磁力线试图反弹回直线的形状，相当于会使电机转动的引力和斥力。

换向器由两个半圆片组成，两个半圆片的接头由绝缘材料隔开。两段换向器转动，分别与碳刷连接，碳刷会反复连接到满足驱动力的那段换向器上，这样反复电机就会转动。

无刷电机

无刷DC电机采用电子换向，无换向器和碳刷。而是采用位置传感器，主要由永磁转子、多极绕组定子和位置传感器组成。位置传感器根据转子的位置磁极给相邻的定子线圈通电，使定子产生吸引转子的磁极，可吸引转子转动，如此反复可带动电机转动。

有刷电机采用机械换向，外磁极不动，内线圈动。电机工作时，换向器和线圈一起转动，碳刷和磁钢不动，换向器和碳刷产生摩擦，从而完成电流方向切换。

在有刷电机中，每组线圈呈圆环排列，用绝缘材料隔开，形成一个与电机轴相连的圆柱体。电源通过两个碳刷在弹簧的压力下压在线圈上，每组线圈在碳刷下转动即可通电。

当电机转动时，不同的线圈或同一线圈的不同级被通电，使线圈产生的磁场的两极与靠近永磁定子的两极有一个角度，同极相斥，异极相吸，产生驱动电机转动的力。

有刷电机和无刷电机的区别除了碳刷，有刷电机是由齿轮控制的，会增加电机的返修率；而无刷电机不需要齿轮，不会经常维护，所以使用寿命更长，可靠性更高。但是，无刷电机的控制系统成本将高于有刷电机。另外有刷电机噪音比较大，而无刷电机噪音小很多，工作效率会更高。

碳刷在DC汽车中起着非常重要的作用。碳刷在马达的运动部件之间传导电流。这种传导是滑动传导，可以将电流从固定端传递到发电机或电动机的转动部分。几个碳刷组成一个碳架，所以这种导电方式也导致碳刷容易磨损。碳刷还有改变电流方向的功能，也就是换向。

碳刷也用于交流设备。交流电机碳刷的形状和材料与DC电机的相同。交流电机是绕线转子，需要变速，所以需要碳刷。比如我们常用的手电钻和抛光机，也是需要经常更换碳刷的，它的作用也很重要。

由于无刷电机有很多优点，特别是一些电动工具和电动自行车，市场上使用无刷电机的产品越来越多。碳刷时代即将结束，有刷电机将被淘汰。你怎么看待这种观点？

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