有刷電機:
所有電機都由定子和轉子組成,在直流電機中,為了讓轉子轉起來,需要不斷改變電流方向,否則轉子只能轉半圈,這就好像用腳蹬自行車踏板,單腳只能蹬半圈,所以直流電機就需要改變轉子中的電流,也就是把通電導體的方向在需要換向的時候換向。
換向器的換向是,當在電磁場中放入一個通電導體切斷磁場,導體會被力推出靜止的磁場,這是因為磁場的磁力線被導體周圍的電磁場壓變形了,磁力線試圖反彈回直線的形狀,這就相當于會產生吸引力和排斥力,讓電機轉起來。
換向器由兩個半圓段構成,連接處由絕緣材料隔開,兩段換向器轉動分別與碳刷連接,碳刷會重復連接到符合推動力的那段換向器,這樣重復電機就轉動起來了。
無刷電機:
無刷直流電機是采用電子換向,沒有換向器和碳刷,而是使用的位置傳感器,主要由永磁體轉子,多極繞組定子和位置傳感器等組成,位置傳感器根據轉子的位置磁極,給向鄰的定子線圈通電,讓定子產生與轉子向吸的磁極,就能吸引轉子轉動,這樣重復就能推動電機轉動。
有刷電機是采用機械換向,外部磁極不動內部線圈動,電機工作時,換向器和線圈一起旋轉,碳刷與磁鋼都不動,于是換向器和碳刷產生摩擦,完成電流方向切換。在有刷電機中,將各組線圈排成一個圓環形,相互之間又用絕緣材料隔開,形成一個圓柱形與電機軸連成一體,通過兩個碳刷,在彈簧的壓力下壓在線圈上,每組線圈轉動到碳刷下面就能給這組線圈通電。隨著電機轉動,給不同線圈或同一線圈不同兩級通電,使線圈產生磁場兩極與靠近永磁鐵定子的兩極有一個角度,通過同極相斥和異極相吸產生力量,推動電機轉動。
有刷電機與無刷電機的區別除了碳刷外,有刷電機是利用齒輪來進行控制,這就會讓電機的返修率增加了;而無刷電機就不需要用齒輪,不會經常維修,使用壽命就會高一些,可靠性也比較高,不過無刷電機的控制系統成本也會相對有刷電機高;此外有刷電機的噪音比較大,而無刷電機聲音小得多,工作效率也會高一些。