为什么电动工具一般都有刷电机，用无刷电机不行吗？

电工学院 2020-05-27

为什么电动工具（比如手电钻、角磨机等）一般都用有刷电机？而不是无刷电机？要想搞明白，这个还真是用一两句话讲不清楚。直流电机分为有刷电机和无刷电机，这里所说的“刷”是指碳刷。那碳刷长什么样呢？那直流电机为什么要碳刷呢？有碳刷和没碳刷有什么不一样呢？我们接着往下看！直流有刷电机原理如下图所示，这是一个直流有刷电机结构模型图。两个固定的异性磁铁，中间放置一个线圈，线圈两端分别接在两个半圆形的铜环上，铜环两端与固定的碳刷相接触，然后给碳刷两端分别接上直流电源。接上电源以后，电流如图中箭头所示。根据左手定则，黄色线圈受到垂直向上的电磁力；蓝色线圈受到垂直向下的电磁力。电机转子开始作顺时针旋转，旋转90度以后，如下所示：此时，碳刷刚好在两个铜环中间空隙处，整个线圈回路没有电流。但是在惯性的作用下，转子依然在继续旋转。转子在惯性的作用下转到上述位置时，线圈电流如图所示。根据左手定则，蓝色线圈受到垂直向上的电磁力；黄色线圈受到垂直向下的电磁力。电机转子继续作顺时针旋转，旋转90度以后，如下所示：此时，碳刷刚好也在两个铜环中间空隙处，整个线圈回路没有电流。但是在惯性的作用下，转子依然在继续旋转。然后又重复上述步骤，一直循环下去。直流无刷电机如下图所示，这是一个直流无刷电机结构模型图。它是由定子和转子两部分组成，其中转子上有一对磁极；定子上面绕了有很多组线圈，图中画了有6组线圈。当我们给定子线圈2、5通入电流，此时线圈2、5会产生磁场，定子相当于一个条形磁铁，其中2为S（南）极、5为N（北）极。由于同性磁极互相吸引，所以转子N极会旋转到线圈2位置，转子S极会旋转到线圈5位置。然后我们把定子线圈2、5电流撤掉，再给定子线圈3、6通入电流。此时线圈3、6会产生磁场，定子相当于一个条形磁铁，其中3为S（南）极、6为N（北）极。由于同性磁极互相吸引，所以转子N极会旋转到线圈3位置，转子S极会旋转到线圈6位置。同理，再把定子线圈3、6电流撤掉，再给定子线圈4、1通入电流。此时线圈4、1会产生磁场，定子相当于一个条形磁铁，其中4为S（南）极、1为N（北）极。由于同性磁极互相吸引，所以转子N极会旋转到线圈4位置，转子S极会旋转到线圈1位置。至此为止，电机已经旋转半圈....后半圈和前面原理一致，这里不在赘述。我们可以简单的把直流无刷电机理解成，就像在一头驴的前面钓一个胡萝卜，这样驴就会一直朝着胡萝卜前进。那怎么样才能在不同时刻给不同线圈通入准确的电流呢？这就需要电流换向电路了......在这里就不详细介绍了优缺点对比直流有刷电机：启动快速、制动及时、调速平稳、控制简单、结构简单、价格便宜。重点是价格便宜！价格便宜！价格便宜！而且它启动电流大，在低速时扭矩（旋转力）大，能带很重的负荷。但是由于碳刷和换向片之间存在摩擦，所以直流有刷电机容易产生火花、发热、噪音、对外界环境有电磁干扰，而且效率低、寿命短。因为碳刷属于损耗品，容易出故障，而且用一段时间需要更换。直流无刷电机：由于直流无刷电机省去了碳刷，所以噪音小、无需维护、故障率低、使用寿命长，而且运行时间和电压比较稳定，对于无线电的设备干扰要小。但是它的价格贵！价格贵！价格贵！电动工具特性电动工具是生活中非常常用的工具，品牌种类非常很多、竞争激烈，大家对价格很敏感。而且电动工具它需要需要带很重的负荷，必须要很大的启动转矩，比如手电钻、冲击钻。否则在钻孔时，电机很容易因为钻头卡住而无法运转。试想一下，有刷直流电机价格低、启动转矩大、能带重负荷；无刷电机虽然故障率低，寿命长，但是价格贵，启动转矩远不如有刷电机。如果让你选，你会怎么选，我想答案不言而喻！以上就是我的回答，如果还有其他不足或疑问，欢迎大家评论！我是电工学院，专门负责电工培训、考证；如果你对电工感兴趣，可以关注我！如果觉得不错，记得点赞、评论、转发！感谢！

深蓝ME 2019-08-21

无刷电机扭矩特性不如有刷电机的扭矩特性好，或者说有刷电机容易把功率密度搞得高一些！这是因为有刷电机转子的磁力是由电流产生的，可以用大电流来产生强磁场。而无刷电机要么靠感应产生磁场，或者采用永磁体。特别是采用永磁体，成本要高一些。有刷电机成本比较低，但是需要经常维护电刷或整流子。而无刷电机则属于免维护的。实际情况是，低档的电动工具采用有刷电机，而高档的电动工具则多采用永磁无刷同步电机。