摘要

阐述便捷充电式电动工具中选用的有刷直流电机（PMDC）与无刷直流电机(BLDC)的工作原理，设计制造及优缺点，以及市场应用现状与前景。                           

关键词

电动工具、无刷直流电机

参考标准

IEC60841 / EN60745

1、引言

随着新型电池与电子控制技术的提升，无刷直流电机的设计制造成本大幅降低，需采用无刷直流电机的便捷充电式工具得到普及，应用更加广泛。在工业制造、装配、维修行业大量应用，特别随着经济发展，对于家用需求也越来越高，每年的增长率明显高于其它行业。

2、便捷充电式电动工具电机应用类型

2.1 有刷直流电机

常规的有刷直流电机结构包括转子（轴，铁芯、绕组、换向器、轴承），定子（机壳、磁石、端盖等）以及碳刷组件、碳刷臂等零件组成。

工作原理：有刷直流电机的定子上安装有固定的主磁极（磁石）和电刷，转子上安装有电枢绕组和换向器。直流电源的电能通过碳刷和换向器进入电枢绕组，产生电枢电流，电枢电流产生的磁场与主磁场相互作用产生电磁转矩，使电机旋转带动负载。

缺点：由于碳刷和换向器的存在，有刷电机的可靠性差，故障多，电流不稳定，寿命短，并且换向火花会产生电磁干扰。

2.2 无刷直流电机

常规的无刷直流电机结构包括电机转子（轴，铁芯、磁石、轴承），定子（机壳、铁芯、绕组、传感器、端盖等）以及控制器等零件组成。

工作原理：无刷直流电机由电机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。工作原理与有刷电机相同，只是用位置传感器与控制线路替代传统的换向器与碳刷，通过传感信号发出控制指令完成电流方向的转换以实现换向工作，保证电机产生恒定的电磁转矩与转向，使电机旋转。

3、BLDC电机应用的优缺点

3.1 BLDC电机的优点：

3.1.1结构简单，质量可靠：

取消换向器、碳刷、刷臂等零件，无换向器焊接、精车工艺。

3.1.2使用寿命长：

采用电子元件替代传统换向器结构，杜绝电机因碳刷与换向器换向火花、机械磨损等造成寿命短的问题，电机寿命以倍数提高。

3.1.3静音、效率高：

无碳刷与换向器结构，避免了碳刷与换向器间的换向火花与机械摩擦，产生噪声、发热，造成电机能量损耗，降低电机效率。有刷直流电机效率在60~70%，而无刷直流电机效率能做到75~90%

3.1.4更广泛的调速、控制能力：

采用精密电子元件及传感器可以精准控制电机输出转速、力矩及位置，实现智能化、多功能化。