我們常用的無刷電機里面究竟有些什么技術？如何解釋那些專業名詞？各種參數和設備之間究竟有什么區別和聯系呢？根據電機的結構和工作原理，可以將電機分為有刷電機和無刷電機，今天就帶大家了解一下：

有刷電機

有刷電機也稱為直流電機或者碳刷電機，是歷史最悠久的電機類型，也是目前數量最多的電機類型。電機工作時，線圈和換向器旋轉，磁鋼和碳刷不轉。線圈電流方向的交替變化是隨電機轉動的換相器和電刷來完成的。這種電機具有造價相對較低、扭力高、結構簡單、易維護等優點。不過由于結構限制，所以缺點也比較明顯：

機械換向產生的火花會引起換向器和電刷摩擦，電磁干擾和噪聲大、壽命短。

結構復雜、可靠性差、故障多，需要經常維護。

由于換向器存在，限制了轉子慣量的進一步下降，影響了動態性能。

在模界，主要應用于速度較慢和對震動不敏感的車模、船模上面，航模很少采用有刷電機。

圖1：有刷電機工作原理
圖源：Renesas Electronics

無刷電機無刷直流電機不使用機械的電刷裝置，而是采用方波自控式永磁同步電機，以霍爾傳感器取代碳刷換向器，以釹鐵硼作為轉子的永磁材料，性能上相較一般的傳統直流電機有很大優勢。其具有高效率、低能耗、低噪音、超長壽命、高可靠性、可伺服控制、無級變頻調速等優點，至于缺點嘛……就是比有刷的貴、不好維護。無刷電機廣泛應用于航模、高速車模和船模。 不過，單個的無刷電機并不是一套完整的動力系統。無刷電機往往都必須通過無刷控制器（也就是電調）的控制才能實現連續不斷的運轉。普通的碳刷電機旋轉的是繞組，而無刷電機不論是外轉子結構還是內轉子結構，旋轉的都是磁鐵。所以任何一個電機都是由定子和轉子共同構成的。

無刷電機的定子是產生旋轉磁場的部分，能夠支撐轉子進行旋轉，主要由硅鋼片、漆包線、軸承、支撐件構成；而轉子則是黏貼釹鐵硼磁鐵，是在定子旋轉磁場的作用下進行旋轉的部件，主要由轉軸、磁鐵、支持件構成。除此之外，定子與轉子組成的磁極對數還影響著電機的轉速與扭力。

圖2：無刷電機工作原理

圖源：硬件十萬個為什么

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無刷電機的結構

圖３：無刷電機的結構

圖源：硬件十萬個為什么

無刷電機的前蓋、中蓋、后蓋主要是整體結構件，起到構建電機整體結構的作用。但是外轉子無刷電機的外殼同時也是磁鐵的磁路通路，所以外殼必須是導磁性的物質構成。內轉子的外殼只是結構件，所以不限定材質。但是內轉子電機比外轉子電機多一個轉子鐵芯，這個轉子鐵芯的作用同樣也是起到磁路通路的作用。

磁鐵：安裝在轉子上，是無刷電機的重要組成部分。無刷電機的絕大部分性能參數都與磁鐵相關，包括功率、轉速、扭矩等。硅鋼片：有槽無刷電機的重要組成部分。當然，無槽無刷電機是沒有硅鋼片的，但是目前絕大多數的無刷電機都是有槽的。它在整個系統中的作用主要是降低磁阻、參與磁路運轉。轉軸：電機轉子的直接受力部分。轉軸的硬度必須能滿足轉子高速旋轉的要求。

軸承：電機運轉順暢的保證。軸承可以分為滑動軸承和滾動軸承，而滾動軸承又可以細分為深溝球軸承、滾針軸承和角接觸軸承等十大類，而目前大多數的無刷電機都是采用深溝球軸承。

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直流無刷電機的工作原理

直流無刷電機動力系統由轉子、定子和位置傳感器三部分組成。位置傳感器按轉子位置的變化，沿著一定次序對定子繞組的電流進行換流（即檢測轉子磁極相對定子繞組的位置，并在確定的位置處產生位置傳感信號，經信號轉換電路處理后去控制功率開關電路，按一定的邏輯關系進行繞組電流切換）。定子繞組的工作電壓由位置傳感器輸出控制的電子開關電路提供。位置傳感器有磁敏式、光電式和電磁式三種類型。

采用磁敏式位置傳感器的直流無刷電動機，其磁敏傳感器件（例如霍爾元件、磁敏二極管、磁敏詁極管、磁敏電阻器或專用集成電路等）裝在定子組件上，用來檢測永磁體、轉子旋轉時產生的磁場變化。

采用光電式位置傳感器的直流無刷電動機，在定子組件上按一定位置配置了光電傳感器件，轉子上裝有遮光板，光源為發光二極管或小燈泡。轉子旋轉時，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件將會按一定頻率間歇產生脈沖信號。

采用電磁式位置傳感器的無刷直流電動機，是在定子組件上安裝有電磁傳感器部件（例如耦合變壓器、接近開關、LC諧振電路等）。當永磁體轉子位置發生變化時，電磁效應將使電磁傳感器產生高頻調制信號（其幅值隨轉子位置而變化）。

圖4：直流無刷電機工作原理
圖源：Renesas Electronics

簡單而言，直流無刷電機就是依靠改變輸入到無刷電機定子線圈上的電流波交變頻率和波形，在繞組線圈周圍形成一個繞電機幾何軸心旋轉的磁場，這個磁場驅動轉子上的永磁磁鋼轉動，電機就轉起來了。電機的性能和磁鋼數量、磁鋼磁通強度、電機輸入電壓大小等因素有關，更與無刷電機的控制性能有很大關系，因為輸入的是直流電，電流需要電子調速器將其變成3相交流電，還需要從遙控器接收機那里接收控制信號，控制電機的轉速，以滿足模型使用需要。

總的來說，無刷電機的結構是比較簡單的，真正決定其使用性能的還是無刷電子調速器（也就是電調）。好的電調需要有單片機控制程序設計、電路設計、復雜加工工藝等過程的總體控制，所以一般來說價格要比無刷電機高出很多。