電電機已經成為我們生活中的重要組成部分。它們存在于從電動汽車到無人機，機器人和其他電子設備的各種設備中。一般來說，電動機是將電能轉換為機械能的設備。它們通常被稱為發電機的正好相反，因為它們以相似的原理運行，并且在理論上可以轉換為發電機。它們本質上用于需要旋轉運動的場合，并且可以在家用電器（振動馬達），機器人，醫療設備，玩具等中找到應用。

電動機可根據其使用的電源類型分為兩大類： AC電動機和DC電動機。顧名思義，交流電動機通常使用交流電源（單相或三相）供電，并且主要用于需要大量扭矩的工業和重型應用中。另一方面，直流電動機（今天我們要關注的焦點）通常較小，并且用于基于電池（或插入直流電源）的應用中，與交流電動機相比，其工作量要少得多。他們發現它在數種設備中都有應用，從剃刀，剃須刀到兒童玩具，機器人和無人機等日常設備，無一例外。

直流電動機的要求因一種應用而異。另外，由于一種應用可能需要更多的轉矩并降低速度，而另一種應用可能需要更高的速度并降低轉矩，因此有時銷售人員會根據此對直流電動機進行分類。但是，直流電動機可以分為三種不同的類別或類型，包括；

有刷直流電動機

無刷直流電動機

Servo Motors。

在今天的文章中，我們將重點放在無刷和有刷直流電機上，因為我們將研究它們之間的區別。操作原理，構造，應用，優缺點。對于第三種類型，您可以閱讀伺服電機的詳細文章。

工作原理與構造

操作通常，所有電動機中的兩個都是基于的原理；安培定律和法拉第定律。 第一定律規定，如果流過導體的任何電流的分量都與該電場成直角，則置于磁場中的電導體將受到作用力。 第二個原理指出，如果導體在磁場中移動，那么垂直于該磁場的任何運動分量都會在導體的兩端之間產生電勢差。

基于這些定律，電動機由兩個主要部分組成。永磁體和一堆導體纏繞成線圈。通過向線圈通電，它變成了一塊磁鐵，并基于磁鐵在相同的磁極排斥并在不同的磁極吸引的事實，實現了旋轉運動。

有刷直流電動機

有刷直流電動機是最早，最簡單的電動機之一，因為它以最簡單的方式實現了上述法律。如下圖所示，有刷直流電動機的結構包括一個由永磁體制成的固定定子和一個運動電樞（轉子），其上的所有部件如換向器，電刷和開口環都

在為電機供電時（通過電池或通過交流電或直流電插入電源），電流從電源流向電機。通過電刷的電樞，電刷通常位于電機軸的相對兩側。電刷（設計中使用的電刷是電動機名稱的主要因素）通過與換向器的物理接觸將電流傳遞到電樞。電樞（導線線圈）一經通電，便開始像磁鐵一樣運轉，此時其磁極開始排斥構成定子的永磁體的磁極。隨著磁極的排斥，連接到電樞的電動機軸開始以取決于電樞周圍磁場強度的速度和轉矩旋轉。

磁場強度通常為

是在電刷上施加的電壓和用于定子的永磁體強度的函數。 》無刷直流電動機

盡管它們使用相同的電磁原理，但另一方面，無刷電動機卻更為復雜。它們是提高有刷直流電動機效率的努力的直接結果，可以簡單地描述為不采用電刷進行換向的電動機。但是，該描述的簡單性讓我對以下問題提出了疑問：如何為電動機供電以及如何在沒有電刷的情況下實現運動。

與構造相反在有刷電機中，東西會翻轉。在有刷電動機的情況下，在定子內旋轉的電樞在無刷電動機中是固定的，在有刷電動機中固定的永磁體用作無刷電動機的轉子。 簡單地說，無刷直流電動機的定子由線圈組成，而其轉子（與電動機軸相連的轉子）由永磁體組成。

由于無刷電動機消除了使用電刷為電樞供電，開關（換向） ）變得更加復雜，并且需要使用其他一組電子組件（例如由換向組件（如光學編碼器）觸發的放大器）以電子方式執行運動。 無刷直流電動機的換向算法可以分為兩種；基于傳感器的無感換向。

在基于傳感器的換向中，傳感器（例如霍爾傳感器）沿傳感器的極點放置電機向控制電路提供反饋，以幫助其估計轉子位置。基于傳感器的換向使用三種流行的算法；

梯形換向

正弦換向

矢量（或面向磁場）控制。/li》

每種控制算法都有其優缺點，并且可以根據軟件和電子硬件的設計以不同的方式實現算法，以進行必要的更改。

《另一方面，p》

在無傳感器換向中，不是將傳感器放置在電動機中，而是設計了控制電路來測量反電動勢，以估計轉子位置。

該算法性能很好，并且由于消除了霍爾傳感器的成本而降低了成本，但是與基于傳感器的算法相比，它的實現要復雜得多。

優缺點

在有刷直流電動機中，電刷與旋轉換向器一直接觸。這導致產生大量摩擦，進而導致熱量損失能量和電刷逐漸磨損。因此，有刷直流電動機效率低，需要定期維護。這會產生大量摩擦，并且摩擦等于熱量（能量損失）和磨損。 另一方面，無刷直流電機本質上是無摩擦的，因此具有很高的效率，需要零維護，并且比有刷直流電機使用壽命更長。

但是，有刷直流電機是無刷直流電機由于其設計簡單，因此與無刷同類產品相比價格便宜。另一方面，無刷直流電動機由于其復雜的設計以及驅動它們所需的額外電子組件（控制器）的額外成本，因此非常昂貴。

應用

盡管無刷直流電機近來越來越流行，但由于其轉速的簡便性，無刷直流電機仍在日常家用電器，兒童玩具和工業應用中使用。扭矩比可以變化。由于它們的低成本，它們被用于主機設備可能在電動機之前出現故障的應用中。

無刷直流電動機已在各種設備中得到了應用從醫療設備，機器人和無人機到電動汽車，電動工具等。它們基本上用于要求高效率，壽命長且值得購買的應用。

在無刷和有刷直流電動機之間進行選擇時要考慮的因素

以下要考慮的速度，轉矩，額定功率和其他基本要求是我認為還可以考慮的三個因素

占空比/使用壽命

效率

控制/驅動 li》

成本

占空比/使用壽命

使用壽命描述了電機多長時間必須在故障之前以及以何種占空比運行。這很重要，因為前面提到的有刷直流電動機由于電刷和換向器之間的摩擦而容易磨損。因此，重要的是要確保使用的是在整個使用壽命內都能正常使用的電機，或者如果使用有刷直流電機，則認為維修該電機是正常且廉價的應用。這方面的一個很好的例子是兒童玩具，通常在電動機磨損之前就將它們扔掉或損壞。在使用壽命長且無法維修電機的應用中，無刷直流電機通常是明智的選擇。

效率

通常，與有刷直流電動機相比，無刷直流電動機具有更高的總體效率，但與無刷直流電動機相比，無鐵芯有刷有刷電動機的效率卻更高。等效的無刷電機。但是，在做出決定之前，評估總體所需效率并將其與每個電動機的效率進行比較非常重要。在大多數情況下，效率是決定性因素，無刷直流電動機通常會勝出。

控制/執行

通常使用無刷直流電機的主要挫折之一。與有刷直流電動機相比，像控制器之類的附加要求使操縱更加復雜，而有刷直流電動機可以像在其端子上連接電池那樣簡單地采用動力/操縱方法。您應該確保為該項目使用無刷直流電動機所涉及的復雜程度是合理的，并且易于獲得諸如控制器之類的支持電子設備。無論有刷直流電動機的簡單性如何，它們有時都不適合高精度應用。雖然可以很容易地將有刷直流電機連接到像Arduino這樣的控制器，但是將BLDC與Arduino Uno連接起來非常復雜，但是ESC（電子速度控制器）使將BLDC與USB

成本

無刷直流電動機的設計復雜性使其與有刷直流電動機相比非常昂貴。在購買無刷直流電動機之前，請確保該項目的額外費用在可承受的范圍內。在做出決定之前，還要考慮使用BLDC所需的其他附件的成本。
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