有刷电机与无刷电机的工作原理及优缺点

　　无论是交流电动工具使用的串励电机，还是充电功率使用的电机，大部分的电动工具都是使用的有刷电机，为什么不使用无刷电机，主要原因是成本的问题。

　　有刷电机与无刷电机的工作原理

　　有刷电机

　　有刷电机是生活中最为常见的电机，这种电机的结构相对简单，工作时不需要控制电路，如果不考虑调速问题，通电就可以运转。

　　有刷电机的内部一般是由定子、转子、换向器、电刷等几部分组成的。电机的定子根据电机功率的不同会采用永磁体或者线圈，而定子基本都是线圈，通过电产生磁场。由于转子的线圈需要通电，但是由于转子是转动的，这就需要一种接触但是非连接的进行供电，这就是电刷的主要作用。电刷通过弹簧的压力紧密贴合在换向器上，换向器除了用来传输电刷带来的电能，还有一个重要的作用就是换向。

　　转子的线圈通过一定的顺序首尾相接后连接到换向器的触点上，随着转子的旋转，就可自动切换需要通电的绕组，通过电刷与换向器的组合，就实现的有刷电机的控制。

　　无刷电机

　　无刷电机从名称上就可以看出，相对于有刷电机来讲，它是不使用电刷的。无刷电机由于不使用电刷，所以它的定位使用线圈，而转子一般采用的永磁体。由于无刷电机没有有刷电机的换向器自动控制，这就需要电路控制实现不同绕组的供电，为了让电路知道应该给哪一组线圈通电，还需要知道当前转子的位置。

　　无刷电机绕组的供电控制，一般是采用的晶体管作为电子开关使用的，通常使用MOS管作为控制元件。转子位置的检测元件，一般使用的是霍尔元件，霍尔元件是一种磁敏传感器，电机上使用的一般为开关型霍尔，也就是当磁场靠近时会输出开关量的信号。电机的控制芯片根据霍尔元件反馈回来的开关量判断转子位置，控制对应的绕组通电。通过对反馈信号的不断检测实现了自动闭环控制。

　　无刷电机的转子位置检测并不仅仅可以通过霍尔元件，也有一部分电机是不使用霍尔元件的，这种电机也叫做无霍尔无刷电机。这种电机是通过检测绕组的反电势实现位置检测的，像是航模中的电机、机械硬盘中的电机使用的都是无霍尔的无刷电机。

　　有刷电机与无刷电机的优缺点

　　从上述两种电机的内部结构以及工作原理能能够看出，无刷电机与有刷电机之间还是有很多不同之处的。有刷电机最大的优点就是结构简单，不需要控制电路就可以工作，这就是使得使用有刷电机的电动工具的制造成本比较低。有刷电机的缺点也比较明显，一方面是电刷与换向器是摩擦接触的，在电机运转时，电刷就会磨损，并且会有石墨沉积在换向器上，所以有刷电机是需要经常维护的。并且由于电刷与换向器之间的摩擦，电机在运转时会产生比较大的噪音以及电火花。

　　使用无刷电机的电动工具，首先在噪音以及维护上得到了解决，所以无刷电机的使用寿命要比有刷电机长一些。但是由于无刷电机工作需要电路的控制，加上电机本身的制造成本，使用无刷电机的电动工具比起有刷电机的价格是要高很多的。

　　什么场合会使用无刷电机

　　由于无刷电机的成本较高，所以很多电动工具都会使用有刷电机。但是在一些特殊场合，是不能使用有刷电机的。这主要是一些存在易燃易爆物品的场合，比如粉尘车间等。因为有刷电机的电刷与换向器之间会产生电火花，在这种环境下使用是非常危险的。