无刷和有刷直流电机有什么区别？一文读懂它们的工作原理

电机包括很多种类，除了一部分特殊种类以外，基本上都是利用磁体的N极和S极的磁力（吸引力和排斥力），以及电流流过产生的磁场，使电机的轴（转子轴）旋转的原理制成。

其中，使用直流电源转动轴的电机称为DC电机（直流电机），大致可以分为"有刷"和"无刷（BLDC）"。

那么，什么是电刷？有刷DC电机与无刷DC电机的区别？

电刷是与换向器组合使用的DC电机零件，是使DC电机保持旋转的机制之一。也就是说，带有换向器和电刷的DC电机就是"有刷DC电机"，使用电子电路代替换向器和电刷的DC电机就是"无刷DC电机（BLDC）"。

为了使DC电机的轴在某个方向上持续旋转，需要一种在轴（转子）旋转半圈时能够使电流方向反转的机制。有刷DC电机就使用换向器和电刷构成了机械的切换机制。

但是，在这个机制中，轴在换向器和电刷接触的状态下旋转，长时间旋转将会导致换向器与电刷因摩擦而老化。也就是说它们都是消耗品，需要定期维护。而且，始终相互接触还会导致电刷产生电磁干扰和噪音的问题。

为此，无刷DC电机配置了电子电路用于检测轴的旋转状态，省去了换向器和电刷，而且不需要定期维护，同时也降低了电磁干扰和噪音。

有刷DC电机的工作原理

有刷电机用线圈作为转子。转子旋转时，切换与电刷接触的换向器。由此，也就切换了流过电流的线圈。

这样，通过及时切换电流方向，就能够使转子持续旋转。

无刷DC电机的工作原理

无刷DC电机使用永磁体作为转子，不需要换向器和电刷。通过检测出转子的磁极位置并切换电流流过的线圈，使转子旋转。因此，无刷电机需要驱动电路（驱动器）。另外，还要使用霍尔传感器等磁性传感器检测轴的旋转位置（也有不使用传感器的无传感器方式）。

霍尔传感器利用霍尔效应判断磁场的强度。通过将其转换为电信号，检测出永磁体的位置（N极还是S极），并通过切换流过电流的线圈使电机轴旋转。

有刷DC电机与无刷DC电机的特点

有刷DC电机与无刷DC电机分别具有下列特点。

有刷DC电机的特点

优点

在不需要控制速度的情况下，不需要驱动电路。易于控制，易于使用

缺点

会消耗电刷和换向器因此需要维护电刷会产生电磁干扰和噪音

无刷DC电机的特点

优点

换向器无需和电刷接触，因此寿命较长可以实现高速旋转跟踪性、响应性良好

缺点

需要驱动电路总体成本可能很高

无刷DC电机的种类

无刷DC电机分成外转子方式和内转子方式两大类。

外转子方式

在内侧配置线圈，外侧配置永磁体，使外侧永磁体旋转的方式。可以实现稳定的旋转。

内转子方式

在内侧配置永磁体，外侧配置线圈，使内侧永磁体旋转的方式。与有刷电机同样，可以实现精密的控制。

无刷DC电机的用途

无刷DC电机具有小型、高功率、低振动且低噪音、长寿命等特点，广泛应用于空调设备（空调、空气净化器等）、住宅设备、冰箱、热水器、自动贩卖机、复印机、打印机、投影仪、商业设备、测量仪器、汽车、医疗设备等领域的多种用途。

空调设备住宅设备热水器、燃烧器单元自动贩卖机冷冻、冷藏展示柜金融终端（ATM）、找零机、货币兑换机、售票机无尘室光学产品打印机复印机保健设备商业设备

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无刷电机（BLDC）和有刷电机（DC有刷电机）的区别

无刷电机（BLDC）和有刷电机（DC有刷电机）是两种常见的电机类型，它们在工作原理、特点和应用方面有很大的区别。以下是它们的特点和主要区别：

无刷电机（BLDC）特点：

无刷设计：无刷电机不需要碳刷与电机转子之间的接触，因此没有刷子摩擦和电火花，从而减少了机械磨损和电磨损。高效能：无刷电机通常比有刷电机更高，因为它们的高效工作原理减少了能量损耗。高速运行：由于没有摩擦磨损和电火花，无刷电机通常可以以更高的速度运行，能长时间运行。耗电量长：由于没有刷子磨损，无刷电机的耗电量通常会更长。较小的尺寸和重量：无刷电机设计更紧凑，适用于需要高功率密度的应用。精密控制：通过电子控制，无刷电机可以实现更精确的速度和位置控制。

有刷电机（DC有刷电机）特点：

简单设计：有刷电机的设计相对简单，适用于一些基本的应用。成本较低：由于设计相对简单，有刷电机的成本通常较低。启动电流高：有刷电机在启动时通常有较高的电压，适用于需要快速启动的应用，不能长时间大负载工作。控制相对简单：控制有刷电机相对比较简单，不需要复杂的电子控制。功率相对较低：由于碳刷的磨损和电火花的产生，有刷电机的输出功率可能会降低，并且容易发生故障。

主要区别：

刷子结构：无刷电机没有碳刷，而有刷电机需要碳刷与转子接触。效率：无刷电机通常具有更高的效率，能量损耗较小。消耗：无刷电机的耗电量可能较高。控制：无刷电机需要复杂的电子控制器来管理电流和相序，而有刷电机的控制相对简单。成本：有刷电机通常成本较低，但无刷电机的成本可能更高。应用：无刷电机适用于需要高效率、精密控制和长寿命的应用，而有刷电机适用于一些基本的应用，如电动工具等。

总之，选择无刷电机还是有刷电机取决于特定应用的要求，包括成本、效率、控制需求和使用寿命预期等因素。根据不同的应用场景和要求，合理选择适合的电机类型将有助于提高设备的性能和可靠性。

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