無刷電機(jī)與有刷電機(jī)的區(qū)別

電動(dòng)機(jī)有有刷和無刷之分。有刷電動(dòng)機(jī)的2個(gè)刷(銅刷或者碳刷)是通過絕緣座固定在電動(dòng)機(jī)后蓋上直接將電源的正負(fù)極引入到轉(zhuǎn)子的換相器上，而換相器連通了轉(zhuǎn)子上的線圈，3個(gè)線圈極性不斷的交替變換與外殼上固定的2塊磁鐵形成作用力而轉(zhuǎn)動(dòng)起來。由于換相器與轉(zhuǎn)子固定在一起，而刷與外殼(定子)固定在一起，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)刷與換相器不斷的發(fā)生摩擦產(chǎn)生大量的阻力與熱量。所以有刷電機(jī)的效率低下?lián)p耗非常大。但是，他同樣具有，制造簡單，成本及其低廉的優(yōu)點(diǎn)！

無刷電機(jī)顧名思義就是沒有任何刷！他的空載阻力主要來自轉(zhuǎn)子與定子的旋轉(zhuǎn)接觸點(diǎn)，所以一般的無刷電機(jī)在轉(zhuǎn)子兩端都使用了滾珠軸承來減小摩擦！這樣就不會(huì)有大量的摩擦阻力與熱量(其實(shí)還是會(huì)發(fā)熱，只是熱源來自于線圈上的電阻損耗)，具有極高(80%-90%以上)的效率與高轉(zhuǎn)速！一般應(yīng)用在需要大功率輸出的模型上，提供卓越的強(qiáng)勁動(dòng)力！

然而，經(jīng)常有人會(huì)稱“直流無刷電動(dòng)機(jī)”，但事實(shí)上模型上使用的無刷電機(jī)就是3相交流電動(dòng)機(jī)。那為什么我們可以用普通的直流電源來驅(qū)動(dòng)他呢？奧秘就在于我們使用的無刷電子調(diào)速器！無刷電子調(diào)速器與有刷電子調(diào)速器的根本區(qū)別在于無刷電子調(diào)速器將輸入的直流電源，轉(zhuǎn)變?yōu)槿嘟涣麟娫?，為無刷電動(dòng)機(jī)提供電源。

那么，提到無刷電機(jī)，我們就要關(guān)心它的KV值啦。KV是一個(gè)轉(zhuǎn)速單位等同于RPM/V，就是每1V電壓獲得的每一分鐘的空載轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速=KV值*電壓。

一．“無刷”“有刷”的基本概念： 目前電動(dòng)自行車廣泛采用的是直流永磁電機(jī)，直流永磁電機(jī)按照是否采用電刷換向可分為有刷電機(jī)和無刷電機(jī)兩種，有刷電機(jī)是直流電機(jī)的主流產(chǎn)品，目前絕大多數(shù)電動(dòng)自行車電機(jī)都是有刷電機(jī)。無刷電機(jī)是一種特殊的直流電機(jī)，它采用內(nèi)置傳感器外加電子換向器的方法進(jìn)行電子換向，無刷電機(jī)主要是為了消除電刷的磨損，以及電刷接觸所產(chǎn)生的噪聲。

二．有刷電機(jī)的缺點(diǎn)沒有成為阻礙它在電動(dòng)自行車中廣泛應(yīng)用的要素： 電刷磨損和電機(jī)噪聲是“有刷”相對與“無刷”的兩個(gè)最主要的缺點(diǎn)，但盡管存在這兩個(gè)缺點(diǎn)，為什么國內(nèi)絕大多數(shù)品牌廠家仍采用有刷電機(jī)的方案呢，難道他們沒有意識(shí)到這個(gè)問題嗎？原因在于：

1．電刷的磨損不構(gòu)成主要問題 電動(dòng)自行車是一種間斷性工作的交通工具，一組電池通常最長的放電時(shí)間（騎行時(shí)間）一般為2-3個(gè)小時(shí)，使用者每天使用貿(mào)易的平均時(shí)間大約為1-2個(gè)小時(shí)，而現(xiàn)在，廣泛應(yīng)用于電動(dòng)自行車的盤式轉(zhuǎn)子電機(jī)采用平面式換向器和優(yōu)質(zhì)加長式電刷，工作壽命一般在1500小時(shí)以上，因此，按每個(gè)用戶平均每天騎車1.5小時(shí)計(jì)算，一組電刷的使用時(shí)間已達(dá)1000天。可以看出，一組合格的電刷服役時(shí)間已接近三年，而更換一組電刷的成本僅為5元左右，平均每年不足2元！更何況，電動(dòng)自行車使用了3年也確實(shí)有必要對車輛作一些全面的檢查和維護(hù)，更換一些磨損零件，宣揚(yáng)貿(mào)易電機(jī)十年免維護(hù)這種夸大的觀點(diǎn)，有誤導(dǎo)消費(fèi)者的嫌疑。

2．電機(jī)發(fā)出一點(diǎn)聲音是正常的 筆者在走訪市場時(shí)，一位無刷電機(jī)電動(dòng)車的促銷員，演示無刷電機(jī)在空載條件下的靜音特性，以此證明無刷電機(jī)要比有刷電機(jī)優(yōu)越得多，其實(shí)，購買電動(dòng)車絕不是購買空調(diào)設(shè)備，消費(fèi)者大可不必為它是否毫無噪聲而作出購買與否的決定。事實(shí)上，使用過無刷電機(jī)電動(dòng)車的用戶會(huì)知道，無刷電機(jī)在空載時(shí)或低負(fù)載時(shí)（如平坦無風(fēng)情況下）電機(jī)發(fā)出的聲音確實(shí)很小，但是，當(dāng)運(yùn)行至重載狀態(tài)如上坡，頂風(fēng)，它往往會(huì)發(fā)出遠(yuǎn)遠(yuǎn)比有刷電機(jī)更為“巨大”的音響，甚至出現(xiàn)令人不適的電磁抖動(dòng)，而這種聲音在安靜的店堂促銷過程中是不會(huì)出現(xiàn)的。 事實(shí)上，車輛電機(jī)運(yùn)行時(shí)發(fā)出一些聲音是正常的，畢竟它是一種戶外使用的交通工具，國家規(guī)定的噪聲合格標(biāo)準(zhǔn)為小于62分貝，絕大多數(shù)國產(chǎn)有刷電機(jī)都可以將分貝值控制在55分貝以下，屬合格產(chǎn)品。無刷電機(jī)的促銷員引導(dǎo)消費(fèi)者追求“靜音”，像促銷空調(diào)機(jī)那樣去促銷電動(dòng)車，也有誤導(dǎo)消費(fèi)者之嫌疑，空調(diào)噪聲太大會(huì)影響睡眠，而電動(dòng)車發(fā)出一點(diǎn)聲音是絕不會(huì)影響使用的！

三．現(xiàn)有的無刷電機(jī)方案存在的一系列問題： 某晚報(bào)《無刷勝有刷》一文武斷地將有刷電機(jī)指責(zé)為“壽命短、噪聲大、效率低”，甚至指出“一般使用6個(gè)月至一年就需要更換電機(jī)內(nèi)的碳刷”，討伐之音毫無顧慮！為此，本文也步其所為，略數(shù)電動(dòng)自行車無刷電機(jī)之弊端。

1．傳感器工作環(huán)境差，導(dǎo)致系統(tǒng)失效！ 正規(guī)的無刷電機(jī)設(shè)計(jì)一般需要在非熱源區(qū)設(shè)置光電或磁性（霍爾元件）傳感器，用于檢測電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)位置，發(fā)出控制換向的信號，而現(xiàn)在市售的絕大多數(shù)所謂的電動(dòng)自行車專用的無刷電機(jī)輪轂，由于受到設(shè)計(jì)尺寸和安裝方式的限制，無法將傳感器與熱源隔離，幾乎都采用了在鐵芯定子上定位開槽并用膠水固定三個(gè)霍爾元件的方法來安裝傳感器，眾所周知，電機(jī)的熱源是一個(gè)客觀存在，它來自電機(jī)的銅損和鐵損，特別是當(dāng)電機(jī)工作在較低效率區(qū)時(shí)，熱量聚集的速度很快，于是鐵芯就會(huì)發(fā)熱，直接設(shè)置在熱源區(qū)的傳感元件會(huì)出現(xiàn)性能漂移，導(dǎo)致?lián)Q向誤差，一旦換向錯(cuò)誤，則會(huì)導(dǎo)致電機(jī)效率的大輻度下降，溫度進(jìn)一步升高，以致進(jìn)入惡性循環(huán)，直接導(dǎo)致電子換向器燒毀，一般表現(xiàn)為“短路”。一旦“短路”，無刷電機(jī)就有一種被“卡死”的感覺，轉(zhuǎn)動(dòng)十分困難，使用者甚至不能腳踩騎行。只有請三輪車或出租車運(yùn)回，有經(jīng)驗(yàn)的用戶會(huì)自備一把剪刀，一旦短路卡死，就將電機(jī)輸入線剪斷，使之“開路”，這樣，被燒毀的“無刷”，就可以蹬回到維修部了。

2．感應(yīng)電動(dòng)勢，導(dǎo)致控制器燒毀： 筆者以顧客身份在詢訪市場時(shí)，有一位無刷的推銷員，在向我自豪地介紹了“靜音”特性之后，又興致勃勃地演示無刷電機(jī)神奇的自充電功能：關(guān)閉總電源，搖動(dòng)中軸，使后輪轉(zhuǎn)動(dòng)，然后鳴號表示已經(jīng)發(fā)電，腳踩出來的電又被回收到電池中去了，她告訴我“電池若沒有電可以自已發(fā)電”，神奇之極，且不去評價(jià)這種演示所表現(xiàn)的“永動(dòng)機(jī)”屬性違反了基本的能量守恒定律是多么的荒謬之極，騙個(gè)別消費(fèi)者尚可，騙行家絕對不行，相反地，這種情況恰恰正是“無刷”的傷心地，由于無刷電機(jī)沒有超越離合器，當(dāng)車輪快速轉(zhuǎn)動(dòng)，在電機(jī)輸入端會(huì)形成感應(yīng)電動(dòng)勢，輪子轉(zhuǎn)得越快，感應(yīng)電動(dòng)勢就越高，當(dāng)超過器件的耐壓值時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電子換向系統(tǒng)的“電壓擊穿”，電機(jī)又要短路，輪子驟然卡死，又需要求助于“一剪開路”了，這種情況往往會(huì)出現(xiàn)于下坡過程中，用戶騎著無刷電動(dòng)車吃吃力力地上坡，到了下坡，本以為可以輕松愜意一番，讓它自由滑行，速度越來越快，感應(yīng)電動(dòng)勢越來越高，終于導(dǎo)致元件被擊穿，不用剎車就會(huì)停下來，這就是許多用戶反映“無刷電動(dòng)車”上坡時(shí)沒壞，下坡時(shí)好端端地不會(huì)轉(zhuǎn)的原因。

3．只說電機(jī)永不磨損、壽命十年，保修兩年，就不說控制器！ 無刷與有刷不同，有刷的換向器置于電機(jī)之內(nèi)，而無刷則置于電機(jī)之外，因此，無刷電機(jī)系統(tǒng)實(shí)際上是由“電機(jī)”和“電子換向器”兩部份組成的。無刷的電機(jī)部分確實(shí)存在著某種“永不磨損”的屬性，而無刷的電子換向器卻是一個(gè)故障率很高的部件，如前所述的各種故障均發(fā)生的控制器上。目前，許多無刷的推銷員向顧客作出電機(jī)“保用2年、5年甚至10年”的承諾，但控制器（電子換向器）卻只能保修壹年，更換一只控制器費(fèi)用高達(dá)200元。事實(shí)上，若是算上無刷系統(tǒng)控制器的維修費(fèi)用，其維修成本將大大超過有刷電機(jī)更換幾個(gè)電刷的成本。一旦個(gè)別廠家撤消了對控制器（換向器）的保修承諾，消費(fèi)者的使用成本將迅速增加。

4．系統(tǒng)可靠性與性能的矛盾： 無需諱言，無刷電機(jī)的可靠性與最大工作電流有很大的關(guān)系，降低最大工作電流會(huì)改善可靠性，但如果大幅度降低最大工作電流，那就會(huì)帶來無刷電動(dòng)車運(yùn)行乏力，性能低劣的負(fù)面影響，消費(fèi)者不歡迎，無刷沒有市場。這確實(shí)是擺在無刷系統(tǒng)面前十分嚴(yán)峻的課題。

5．無刷更需講“防水”： 筆者不僅一次地看見某些無刷電機(jī)的推廣商將整個(gè)無刷輪轂浸泡在“魚缸”里轉(zhuǎn)動(dòng)，以炫耀其“兩棲”作業(yè)的“優(yōu)異”特性，在水下，有刷電機(jī)確實(shí)存在著換向困難的缺陷，但是，電動(dòng)自行車并不是潛水艇，為何需要在水中行駛呢？這種看似有學(xué)問的演示，著實(shí)讓人看不懂！事實(shí)上這也算是一種“魔術(shù)”，因?yàn)闊o刷采用電子換向，演示者并沒有將電子換向裝置也置于水中，若是將整個(gè)控制器（換向裝置）也放在魚缸中，無刷電機(jī)的情況會(huì)比有刷更慘。事實(shí)上，無論是無刷還是有刷都采用釹鐵硼作為永磁材料，這種材料具有許多優(yōu)良的特性，但它最大的缺點(diǎn)之一就是抗氧化性差，置于水中無疑是將釹鐵硼置于最惡劣的條件之中，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)的壽命因氧化失效。另外，無刷電機(jī)中有大量的硅鋼片，也是會(huì)生銹的，更需要講防水，進(jìn)行這樣的演示，雖然可以誤導(dǎo)一些觀眾，若被說穿也沒有什么意義。有刷電機(jī)用機(jī)械開關(guān)切換，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩。

無刷電機(jī)用霍爾元件測量轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度，用電子開關(guān)切換定子繞組的電流分配，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩。