有刷电机与无刷电机有什么区别？

你会发现当你买了电动工具后，有的产品包装盒里会送2个小配件，有人知道它是碳刷，有人既不知道叫什么也不知道怎么用。

而现在不管是海报宣传还是销售介绍，都将电动工具是无刷电机作为一大卖点，你要是问有什么区别，很多人只知道区别就是有无碳刷，那么碳刷到底是什么，它有什么作用，有刷电机与无刷电机之间有什么区别嘞？

碳刷人们也将它叫做电刷，主要在电气设备上广泛使用，是在一些电动机或者发电机的固定部分与旋转部分做信号或能量的传递，外形为长方形，还有金属线安装在弹簧内，碳刷是一种滑动接触件，所以容易磨损需要定期更换和清理磨损掉的积碳。

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碳刷的主要成分是碳，工作时通过弹簧施压就像刷子一样在旋转件上工作，所以叫做碳刷，主要材料是石墨。

先了解一下碳刷的主要材料石墨，石墨属于自然元素，其主要成分是碳，颜色为黑色，不透明，具有半金属光泽，硬度不高，用指甲都能抠动，石墨与钻石的成分都是碳，但性质却有很大的区别，这是由于碳原子的排列结构不同造成的。

石墨虽然成分为碳，但它是一种耐高温的材料，它的熔点到达3652℃，利用这种耐高温的特性，可以将石墨加工成耐高温的化学器具坩埚。

石墨的导电性能非常好，超过很多金属，是非金属的上百倍，所以制造成电极，碳刷等导电零部件；石墨的内部结构决定了其有很好的润滑性，我们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，这应该就是石墨起到的润滑作用吧。

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不要以为石墨只能做铅笔芯这些基础的产品，现在从石墨中提炼出来的新材料石墨烯，你一定听说过吧，它已经成为全世界最炙手可热的新技术材料，现在的很多高科技产品都要用到它。

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碳刷一般在直流电器上使用，像我们家中使用的冰箱，洗衣机及空调等都没有电刷，这是因为交流电机不需要恒磁场，所以就不需要换向器，也就无需碳刷。

要了解碳刷的作用和意义，就要先了解有刷电机与无刷电机工作原理和区别。

有刷电机

所有电机都由定子和转子组成，在直流电机中，为了让转子转起来，需要不断改变电流方向，否则转子只能转半圈，这就好像用脚蹬自行车踏板，单脚只能蹬半圈，所以直流电机就需要改变转子中的电流，也就是把通电导体的方向在需要换向的时候换向。

换向器的换向是，当在电磁场中放入一个通电导体切断磁场，导体会被力推出静止的磁场，这是因为磁场的磁力线被导体周围的电磁场压变形了，磁力线试图反弹回直线的形状，这就相当于会产生吸引力和排斥力，让电机转起来。

换向器由两个半圆段构成，连接处由绝缘材料隔开，两段换向器转动分别与碳刷连接，碳刷会重复连接到符合推动力的那段换向器，这样重复电机就转动起来了。

无刷电机

无刷直流电机是采用电子换向，没有换向器和碳刷 ，而是使用的位置传感器，主要由永磁体转子，多极绕组定子和位置传感器等组成，位置传感器根据转子的位置磁极，给向邻的定子线圈通电，让定子产生与转子向吸的磁极，就能吸引转子转动，这样重复就能推动电机转动。

有刷电机是采用机械换向，外部磁极不动内部线圈动，电机工作时，换向器和线圈一起旋转，碳刷与磁钢都不动，于是换向器和碳刷产生摩擦，完成电流方向切换。

在有刷电机中，将各组线圈排成一个圆环形，相互之间又用绝缘材料隔开，形成一个圆柱形与电机轴连成一体，电源通过两个碳刷，在弹簧的压力下压在线圈上，每组线圈转动到碳刷下面就能给这组线圈通电。

随着电机转动，给不同线圈或同一线圈不同两级通电，使线圈产生磁场两极与靠近永磁铁定子的两极有一个角度，通过同极相斥和异极相吸产生力量，推动电机转动。

有刷电机与无刷电机的区别除了碳刷外，有刷电机是利用齿轮来进行控制，这就会让电机的返修率增加了；而无刷电机就不需要用齿轮，不会经常维修，使用寿命就会高一些，可靠性也比较高，不过无刷电机的控制系统成本也会相对有刷电机高；此外有刷电机的噪音比较大，而无刷电机声音小得多，工作效率也会高一些。

碳刷在直流电机中起到了非常重要的作用，碳刷在电机的运动部件之间传导电流，这种传导是一种滑动传导，能够将电流从固定端传递到发电机或电动机的旋转部分，由几个碳刷组成一个碳架，所以这种传导方式也就造成了碳刷容易磨损，碳刷还有改变电流方向，也就是换向的作用。

碳刷在交流电设备上也有使用，交流电机碳刷与直流电机碳刷形状和材质是一样的，交流电机中是绕线转子而且需要变速的，才需要碳刷，如我们常用的手电钻，抛光机也需要常换碳刷，它的作用也非常重要。

由于无刷电机有着诸多的优点，特别是一些电动工具及电动自行车等，现在市场上用无刷电机的产品越来越多，都在讨论碳刷的时代就要结束了，有刷电机也将被淘汰掉，对此观点你怎么看？

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无刷电机和有刷电机的区别有哪些？

一、无刷与有刷电机性能比较

1、摩擦大，损耗大

有些朋友在用有刷电机的时候常碰到这个问题，那就是使用电机一段时间以后，需要打开电机来清理电机的碳刷，费时费力，维护强度不亚于来一次家庭大扫除。

2、发热大，寿命短

由于有刷电机的结构原因，电刷和换向器的接触电阻很大，造成电机整体电阻较大，容易发热，而永磁体是热敏元件，如果温度太高的话，磁钢是会退磁的，使电机性能下降，影响有刷电机的寿命。

3、效率低，输出功率小

上面说到的有刷电机发热问题，很大程度是因为电流做功在电机内部电阻上了，所以电能有很大程度转化为了热能，所以有刷电机的输出功率不大，效率也不高。

二、无刷电机的优点

1、无电刷、低干扰

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。

2、噪音低，运转顺畅

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。

3、寿命长，低维护成本

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动机了，必要的时候，只需做一些除尘维护即可。

上下一比较，就知道无刷电机相对于有刷电机的优势在哪里了，但是万事都不是绝对的，有刷电机低速扭力性能优异、转矩大等性能特点是无刷电机不可替代的，不过就无刷电机的使用方便性来看，随着无刷控制器的成本下降趋势和国内外无刷技术的发展与市场竞争，这也极大促进了国内无刷电机的发展。

三、从趋势上论，无刷电机减速可能取代有刷减速电机

1、适用范围：

无刷电机： 通常被使用在控制要求比较高，转速比较高的设备上，如航模、精密仪器仪表等对电机转速控制严格，转速达到很高的设备商，另外现在最为先进的干手器，其电机和控制器的成本都很高，所以也之后比较高端的设备才被使用。

碳刷电机： 通常动力设备使用的都是有刷电机，如吹风机、工厂的电动机、家用的抽油烟机等等，另外串激电机的转速也能达到很高，但是由于碳刷的磨损，使用寿命不如无刷电机。

2、使用寿命

无刷电机： 通常使用寿命在几万小时这个数量级，但是由于轴承的不同无刷电机使用寿命也有很大不同。

碳刷电机： 通常有刷电机的连续工作寿命在几百到1千多个小时，到达使用极限就需要更换碳刷，不然很容易造成轴承的磨损。

3、使用效果

无刷电机： 通常是数字变频控制，可控性强，从每分钟几转，到每分钟几万转都可以很容易实现。

碳刷电机： 无刷电机一般启动以后工作转速恒定，调速不是很容易，串激电机也能达到20000转/秒，但是使用寿命会比较短。

4、节能环保方面

相对而言，无刷电机采用变频技术控制的会比串激电机节能很多，最典型的就是变频空调和冰箱。

5、日后维修方面

碳刷电机需要更换碳刷，如果更换不及时会造成电机的损坏，而无刷电机，使用寿命很长，通常是有刷电机的10倍以上，但是坏了就需要更换电机，但日常维护基本不需要。

6、噪音方面

噪音方面与是否是有刷电机无关，主要是看轴承和点击内部组件的配合情况。

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