為什么大部分產(chǎn)品使用的是有刷直流電機？

?  微型電機的應用非常廣，各種電動(dòng)產(chǎn)品都少不了用到微型電機，在微型電機中，我們有無(wú)刷和有刷直流電機之分，而無(wú)刷電機的轉速、使用壽命都超過(guò)有刷直流電機。

  在微型電機應用中，大部分產(chǎn)品采用的還是微型有刷直流電機，如電動(dòng)工具中的角磨機、電動(dòng)螺絲刀等都是用的有刷直流電機，運行噪音較大、電刷也容易磨損，為何不采用更好的無(wú)刷電機呢？

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  對于電動(dòng)工具而言，噪音的來(lái)源來(lái)自于工作噪音，而非電機，無(wú)刷電機成本高、控制器比較復雜并且出現故障后較難排除，所以還是選擇成本較低的有刷直流電機，有刷直流電機控制簡(jiǎn)單而且價(jià)格比無(wú)刷電機要低的多，所以大多數廠(chǎng)家還是選擇了有刷直流電機。

  不要忽視微型有刷直流電機

  從無(wú)刷直流電機的出現，有刷直流電機就開(kāi)始沒(méi)落，但有刷直流電機一直是低成本的可靠選擇，有刷直流電機磁極方向跳轉是通過(guò)固定位置的接觸點(diǎn)來(lái)完成的，該接觸點(diǎn)在微型電機轉子上與電觸點(diǎn)相對連接。固定觸點(diǎn)一般是石墨制成，和其他的金屬材料相比，石墨不會(huì )熔斷或者與旋轉觸點(diǎn)焊接在一起，而且這個(gè)觸點(diǎn)是彈簧承載的，能夠持續的獲得接觸壓力。 

  早在幾十年前，有刷直流電機的優(yōu)勢變開(kāi)始衰落，更多產(chǎn)品開(kāi)始使用無(wú)刷電機，如磁盤(pán)驅動(dòng)器、打印機等，無(wú)刷電機沒(méi)有電刷磨損，所以不會(huì )引起電磁干擾，導致有刷直流電機使用量急劇下降。即使從有刷直流電機到無(wú)刷電機產(chǎn)生巨大的改變，但是無(wú)刷電機的成本太高了，在可以滿(mǎn)足必要的性能、足夠的可靠性的前提下，微型有刷直流電機仍然是很好的選擇，如玩具汽車(chē)、按摩用品、美容用品等等。

  基本上有刷直流電機不需要電子控制裝置，只要在有刷直流電機與電源接上兩根電纜開(kāi)關(guān)即可，能降低大量成本。

  有刷直流電機的工作依賴(lài)于定子與轉子電磁場(chǎng)之間的相互作用，這些電磁場(chǎng)被控制，從而周期性的在定子和轉子之間產(chǎn)生引力和斥力，產(chǎn)生旋轉（所有電機都是如此）

  有刷直流電機在其電樞上繞有大量的線(xiàn)圈，所產(chǎn)生強大的磁場(chǎng)與外部磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生旋轉運動(dòng)。

  有刷直流電機控制非常簡(jiǎn)單，連接直流電源，微型電機啟動(dòng)后旋轉，不需要其他電子設備參與；如要反向旋轉，將直流電源線(xiàn)對調即可；要調整轉速，只需升高或降低電壓。

  有刷直流電機在機殼有一對電刷，這對電刷通過(guò)換向器觸點(diǎn)將施加的電流引到電樞線(xiàn)圈上，每個(gè)金屬板覆蓋近180°的電樞，微型電機運轉時(shí)，電流、電刷、換向器金屬板和兩個(gè)微電機繞組之間電流回路每轉半圈就會(huì )自動(dòng)切換一次，所以有刷電機就無(wú)需外部控制器，能自身產(chǎn)生電樞旋轉所需的旋轉磁場(chǎng)。

  有刷直流微電機電樞磁場(chǎng)與轉子磁場(chǎng)的相互作用

  微電機的轉子磁場(chǎng)能通過(guò)微電機本身的固定線(xiàn)圈上產(chǎn)生，也能通過(guò)永磁體產(chǎn)生，轉子轉動(dòng)時(shí)，磁場(chǎng)方向也要反轉，才能使微電機保持旋轉，由于線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向是不停切換的，并且被外部線(xiàn)圈或永磁體產(chǎn)生產(chǎn)生的磁場(chǎng)吸引或排斥。永磁體的使用范圍僅限于微型電機，如電動(dòng)玩具，在尺寸和重量都合理的情況下，磁體的強度并不足夠大。但使用稀土材料的永磁體改變了這種情況，無(wú)論是微電機還是勵磁線(xiàn)圈的設計都需要權衡尺寸、重量、控制因素。

  這是一個(gè)簡(jiǎn)單版本的有刷直流電機，使用永磁體產(chǎn)生定子磁場(chǎng)，用回形針作為電刷，用小線(xiàn)圈作為電樞繞組線(xiàn)圈，通電后即可運行，所有的有刷直流電機都的結構都是簡(jiǎn)單而基本。

  定子的勵磁線(xiàn)圈配置

  定子的勵磁線(xiàn)圈有多種配置，最常見(jiàn)的配置是串聯(lián)繞組，分流繞組和復合繞組(串聯(lián)和分流的組合)。在串聯(lián)繞組式電動(dòng)機中，勵磁線(xiàn)圈與電樞線(xiàn)圈(通過(guò)電刷)串聯(lián)；在分流繞組式電動(dòng)機中，勵磁線(xiàn)圈與電樞線(xiàn)圈并聯(lián)(“分流”是用于“并聯(lián)”的另一種表述方式)。

  在串聯(lián)繞組結構中，勵磁線(xiàn)圈S1-S2與電樞線(xiàn)圈A1-A2串聯(lián); 對于分流繞組，勵磁線(xiàn)圈F1-F2與電樞線(xiàn)圈A1-A2并聯(lián); 對于復合方式，勵磁線(xiàn)圈S1-S2串聯(lián)，F1-F2與電樞線(xiàn)圈A1-A2并聯(lián)。

  每種布線(xiàn)方式都提供了不同的控制、速度性能以及扭矩，啟動(dòng)和運行轉矩以及處理負載變化的能力。一些先進(jìn)的設計對定子的勵磁繞組和轉子的電樞繞組使用獨立的勵磁控制，以獲得更大的靈活性和更嚴格的控制。

  雖然無(wú)刷電機的不少的優(yōu)點(diǎn)，但是成本問(wèn)題一直沒(méi)有得到解決，如今的有刷直流電機性能正在逐漸提高，雖然微電機的設計方式有許多方面沒(méi)有改變，但是任然有兩個(gè)重要的發(fā)展：一是永磁體得到了廣泛應用；二是IC與電子開(kāi)關(guān)被用于線(xiàn)圈驅動(dòng)和功能反饋。

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