有刷电机和无刷电机。概述。

直流电动机——是一种将直流电能转换为机械能的电气设备。几乎所有直流电动机都内置有机电式或电气式机构，用于周期性地改变电流方向。
直流电动机是世界上第一个被广泛应用的电动机。通过改变电压或改变绕组上的电流，可以在很大范围内控制电动机的转速。

有刷电机

有刷电机使用内部换向器、固定磁铁（永磁体或电磁磁铁）和旋转电磁铁，直接从供电中产生扭矩。

有刷电机的优点是制造成本低、可靠性高、调速容易。
缺点是维护成本高、使用率高时寿命短。

有刷电机维护成本高，可靠性高，速度控制容易。

维护包括定期更换石墨刷以及清洁或更换换向器。这些部件对于将电流传输到转子绕组至关重要。

无刷电动机

在典型的无刷电动机中，转子由永磁体构成，围绕带有电磁铁的定子旋转。这种电动机的控制器将直流电转换为交流电。这种类型的电动机在机械上比有刷电动机更简单，因为它省去了将电流传输到电动机旋转转子的复杂性。
电动机控制器可以使用霍尔效应传感器跟踪转子的位置，并可以非常精确地控制正时、相位等。转子绕组上的电流可用于优化扭矩、储能、控制速度，甚至提供一些制动。

无刷电机的优点是寿命长、免维护、效率高。
缺点是制造成本高、调速控制器比较复杂。

有刷电机与无刷电机的比较

有刷电动机发明于19世纪，十分常见。直到20世纪60年代半导体发明后，才可以生产无刷直流电动机。

关于换向器

在有刷电机中，该组件的形式是电机轴上的旋转开关，称为换向器。它由一个旋转圆柱体组成，该圆柱体在转子上被分成n个段（触点）。这些段连接到转子螺线管绕组。两个或多个（通常为两个）固定触点（称为“电刷”）由软导体（相对于换向器而言）制成，与换向器上的段滑动接触。换向器每转半圈，转子绕组上的电流方向就会改变，从而使磁场仅在一个方向上产生扭矩。

换向器的主要缺点：

– 电刷与换向器的滑动接触会导致能量损失，这可能是一个很大的缺点。
– 电刷会因摩擦而磨损，产生灰尘，随着时间的推移，应该更换电刷。
– 滑动接触电阻会导致电压下降。
– 流经绕组感应的电流反复急剧变化会导致换向器触点产生火花并产生电“噪声”，从而可能导致对附近电路的电磁干扰。

顺便说一下，流经绕组感应的电流应该改变。

无刷电动机的发明就是为了消除这些缺点。

无刷解决方案

20 世纪 70 年代，电子半导体技术的发展使得直流电机中无需换向器和电刷。在无刷电机中，电动伺服系统取代了机械换向器组件。电子传感器检测转子的角度并控制晶体管等固态开关，这些开关可以切换绕组中的电流，并在每 180 度的特定时间点重新定向电流（在某些电机中，只需关闭电流即可）。这就是电磁铁单向产生扭矩的原理。电机中滑动触点的消除使得无需机械磨损部件，从而延长了使用寿命。此类电机的使用寿命仅受轴承寿命的限制。

这就是为什么现代动力转向系统在设计中使用无刷电机的原因。