有刷电机和无刷电机

0.前言

看到B站的视频总提这2种电机，学习了解一下

1.什么是有刷电机

有刷电机（Brushed DC Motor）是一种常见的直流电机类型。它被称为有刷电机，是因为它内部包含了一对刷子（通常是碳刷），这些刷子通过与电机的旋转部分（称为转子）的接触来提供电流。

有刷电机的主要组成部分包括：

1. 转子（Rotor）： 转子是电机的旋转部分，通常由磁性材料（如磁铁）制成。转子与电机轴连接，并在电机中心旋转。

2. 定子（Stator）： 定子是电机的静止部分，通常包含一组线圈，这些线圈被称为绕组。这些绕组产生一个磁场，与转子的磁场相互作用，从而产生转矩。

3. 刷子（Brushes）： 刷子是与电机转子相连的导电材料，通常是碳刷。它们与转子的接触点用于提供电流。

4. 电源： 有刷电机通常需要外部电源，它可以是直流电源。

有刷电机的工作原理如下：

• 当电流通过刷子流向转子时，形成一个电流环路。这个电流环路中的电流与转子上的磁场相互作用，产生转矩，使转子开始旋转。

• 转子旋转一定角度后，刷子与转子上的不同部分接触，电流的方向会改变，这也改变了与转子相互作用的磁场方向。

• 这样，通过刷子的不断切换，电机的转子就能持续旋转。

有刷电机具有结构简单、容易控制的优点，但由于刷子与转子的接触，可能会有摩擦和磨损。此外，有刷电机的寿命相对较短。在一些应用中，为了克服这些问题，人们常常使用无刷电机（Brushless DC Motor，BLDC）来代替有刷电机。

2.什么是无刷电机

无刷电机（Brushless DC Motor，BLDC Motor）是一种与有刷电机相比，结构更为简单、寿命更长且效率更高的电机类型。与有刷电机使用刷子传输电流不同，无刷电机采用一种更先进的电子控制方式来实现转子的旋转。

无刷电机的主要组成部分包括：

1. 转子（Rotor）： 转子是电机的旋转部分，通常由磁性材料（如永磁体）制成。

2. 定子（Stator）： 定子是电机的静止部分，通常包含一组线圈，这些线圈被称为绕组。这些绕组产生一个磁场，与转子的磁场相互作用，从而产生转矩。

3. 无刷电机控制器： 无刷电机使用一种叫做电子换相（Electronic Commutation）的技术，这通常由一块称为无刷电机控制器的电路板实现。该控制器负责按照转子的位置来控制电流的流向，从而实现转子的旋转。

无刷电机的工作原理如下：

1. 电子换相： 无刷电机控制器监测转子的位置，并在转子旋转到特定位置时，通过控制定子上的电流来改变磁场的方向。这个过程称为电子换相。

2. 转子旋转： 通过不断地进行电子换相，控制器可以使得磁场始终对转子产生一个旋转的转矩，从而使得转子持续旋转。

3. 无刷电机控制： 电机控制器使用传感器（如霍尔传感器）或者传感器无关（sensorless）的技术来检测转子的位置，以便精确控制电子换相的时机。

无刷电机相比有刷电机具有以下优点：

• 寿命更长： 由于无刷电机没有刷子，减少了摩擦和磨损，因此通常具有更长的寿命。

• 效率更高： 无刷电机由于减少了刷子传输电流时的能量损失，通常比有刷电机更为高效。

• 结构简单： 无刷电机不需要机械刷子，结构更为简单，维护成本更低。

无刷电机广泛应用于许多领域，包括电动工具、家用电器、汽车、飞行器等。