1概述無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)保持著有刷直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)良控制特性，在電磁結(jié)構(gòu)上和有刷直流電動(dòng)機(jī)一樣，但它的電樞繞組放在定子上，轉(zhuǎn)子上放永久磁鋼。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的電樞繞組象交流電機(jī)的繞組一樣，采用多相形式，經(jīng)由驅(qū)動(dòng)器接到直流電源上，定子采用位置傳感器實(shí)現(xiàn)電子換向代替有刷電機(jī)的電刷和換向器，各相逐次通電產(chǎn)生電流，和轉(zhuǎn)子磁極主磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。

因此目前在工業(yè)先進(jìn)的國(guó)家里，工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中的有刷直流電動(dòng)機(jī)已經(jīng)逐步被無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)所替代?，F(xiàn)在從國(guó)外進(jìn)口的設(shè)備中，已經(jīng)很少看到以有刷直流電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行電動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)了。這些國(guó)家相關(guān)的公司（如美國(guó)、英國(guó)、日本、德國(guó)等）已經(jīng)不再大量生產(chǎn)伺服驅(qū)動(dòng)用的有刷直流電動(dòng)機(jī)了。

在伺服控制系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的快速起、停、加速、減速，要求電機(jī)有這樣兩個(gè)特點(diǎn)：①轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量?、谄饎?dòng)和最大轉(zhuǎn)矩大。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小和轉(zhuǎn)子外徑有直接關(guān)系。對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，是由帶齒、槽的鐵心構(gòu)成。槽中用來(lái)安放感應(yīng)繞組感生電流，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，這樣轉(zhuǎn)子外徑的進(jìn)一步減小有困難。對(duì)于有刷的直流電動(dòng)機(jī)，電樞繞組放在轉(zhuǎn)子上，因此也無(wú)法進(jìn)一步減小外徑。同時(shí)由于換向器的存在，更進(jìn)一步限制了轉(zhuǎn)子外徑的減小。

無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子主要是永久磁鐵構(gòu)成的磁極體組成，電樞繞組在定子上，因而轉(zhuǎn)子外徑可以相對(duì)較小?？梢宰龅酱蟮钠饎?dòng)轉(zhuǎn)矩和大的最大轉(zhuǎn)矩，更快地加速電機(jī)轉(zhuǎn)子和負(fù)載。在直流電機(jī)里，轉(zhuǎn)矩的大小和電流成正比關(guān)系。影響起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大小的因素主要有：①電流過(guò)大時(shí)，會(huì)造成永久磁鐵的不可恢復(fù)性的去磁②驅(qū)動(dòng)控制器中功率器件的能力。在采用稀土永磁材料之后，由于矯頑力非常大，可以承受相當(dāng)大的去磁磁勢(shì)，因此去磁的可能性不大。但對(duì)功率器件的能力卻是必須認(rèn)真考慮的，否則會(huì)由于過(guò)電流和過(guò)熱而損壞。一般情況下，最大轉(zhuǎn)矩取在額定轉(zhuǎn)矩的3～5倍之間，在特殊情況下，取在5～10倍之間。

和有刷直流電機(jī)相比，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)由于革除了電的滑動(dòng)接觸機(jī)構(gòu)，因而消除了故障的主要根源。由于轉(zhuǎn)子上沒(méi)有繞組，因此就沒(méi)有電的損耗。又由于主磁場(chǎng)是恒定的，因此鐵損也是極小的（在方無(wú)刷直流電機(jī)在工業(yè)中的應(yīng)用和發(fā)展波電流驅(qū)動(dòng)時(shí)，電樞磁勢(shì)的軸線是脈動(dòng)的，會(huì)在轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)產(chǎn)生一定的鐵損）?？偟膩?lái)說(shuō)，除了軸承旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生摩擦損耗外，轉(zhuǎn)子的損耗很小，因而進(jìn)一步增加了工作的可靠性。

對(duì)于電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，發(fā)熱問(wèn)題必須作為一個(gè)基本原則考慮。發(fā)熱問(wèn)題由兩方面因素確定：①電機(jī)的損耗②電機(jī)的散熱能力。和其它類型電機(jī)相比，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的損耗小。這是因?yàn)椋孩儆谰么盆F勵(lì)磁，沒(méi)有勵(lì)磁繞組，因此沒(méi)有勵(lì)磁繞組的電損耗②勵(lì)磁磁場(chǎng)是恒定的，因此勵(lì)磁磁場(chǎng)不會(huì)在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生鐵損③沒(méi)有電刷和換向器，因此也不會(huì)象有刷直流電動(dòng)機(jī)那樣，產(chǎn)生由于電刷和換向器之間的摩擦損耗和電損耗。從散熱的角度看，由于電樞在定子上，直接和機(jī)殼相連，因此散熱條件好，熱傳導(dǎo)系數(shù)大。由于這樣的關(guān)系，在相同的條件下，在相同的出力要求下，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)可以設(shè)計(jì)的體積更小，重量更輕。研究開(kāi)發(fā)高效、節(jié)能電動(dòng)機(jī)一直是重要課題，尤其是無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越普及，在數(shù)瓦至數(shù)千瓦這個(gè)功率段利用得更多。日本近些年來(lái)推出的分割鐵心結(jié)構(gòu)的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)達(dá)到了卓越的效果。如松下公司推出M INAS HYDER的兩個(gè)系列的電機(jī)：超小型高效、節(jié)能系列和通用系列，容量就是數(shù)瓦至數(shù)千瓦。

和標(biāo)準(zhǔn)的三相電機(jī)相比，在同樣的輸出功率情況下，超小型系列的體積只有13大小，重量只有25 通用系列的體積只有標(biāo)準(zhǔn)三相電機(jī)的60 ，重量只有50.高效、節(jié)能系列電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，因而動(dòng)態(tài)特性好。

在電機(jī)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)中，目前還有一個(gè)重要措施，就是取消機(jī)殼，定子鐵心直接和外面接觸。這樣定子磁路擴(kuò)大，磁負(fù)荷下降，定子槽面積也可適當(dāng)加大，好處是顯而易見(jiàn)的。

在一般的工業(yè)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用領(lǐng)域，不論電機(jī)設(shè)計(jì)還是系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提高效率節(jié)約能量都應(yīng)該被放在重要的位置。據(jù)報(bào)道，美國(guó)55以上的電力是消耗在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行上，因此提高電動(dòng)機(jī)的效率，很有意義。以上的分析可以看出在所有類型電機(jī)中，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的損耗最小、效率最高。有資料做過(guò)對(duì)比分析，對(duì)于7. 5kW的異步電機(jī)系統(tǒng)效率可達(dá)86. 4 ，但是同樣容量的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)效率可達(dá)92. 4.

隨著電子技術(shù)的進(jìn)步，電子工業(yè)的發(fā)展，電子元器件的價(jià)格不斷下降。考慮綜合指標(biāo)（系統(tǒng)性能、重量、能量消耗等）之后，無(wú)刷直流電機(jī)的應(yīng)用正處于上升趨勢(shì)。下表是與其它電機(jī)的綜合特性比較。

性能系統(tǒng)機(jī)械特性過(guò)載能力可控性平穩(wěn)性噪聲電磁干擾維修性壽命體積效率成本交流異步電機(jī)軟小難較差較大小易長(zhǎng)大低有刷直流電機(jī)硬大易較好大嚴(yán)重難短較小高較高無(wú)刷直流電機(jī)硬大易好小易長(zhǎng)小高較高以上分析可以看出，在工業(yè)應(yīng)用中，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)在快速性、可控性、可靠性、體積小、重量輕、節(jié)能、效率、耐受環(huán)境和經(jīng)濟(jì)性等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。近幾年，隨著稀土永磁材料和電力電子器件性能價(jià)格比的不斷提高，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)作為中小功率高性能調(diào)速電機(jī)和伺服電機(jī)在工業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。下面就工業(yè)中的一些典型應(yīng)用進(jìn)行介紹分析。

2工業(yè)中的應(yīng)用分類2. 1定速驅(qū)動(dòng)機(jī)械一般工業(yè)用場(chǎng)合不需要調(diào)速的領(lǐng)域以往大多是采用三相或單相交流異步和同步電機(jī)。

（ 1）單方向連續(xù)運(yùn)行負(fù)載大多采用交流異步感應(yīng)電機(jī)，電容運(yùn)轉(zhuǎn)型單相或三相交流異步電動(dòng)機(jī)。對(duì)不需要調(diào)速或是容許轉(zhuǎn)速隨負(fù)載略有變化的高速或中速機(jī)械，如水泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等宜選擇相應(yīng)轉(zhuǎn)速的2極或4極異步電動(dòng)機(jī)（ 2）對(duì)要求體積小、重量輕而工作轉(zhuǎn)速高（例如高于3 000r/min）的負(fù)載諸如攪拌器、吸塵器和地毯清掃洗滌機(jī)等，則多采用單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)或直流電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)負(fù)載但對(duì)要求噪聲較小的高速驅(qū)動(dòng)，可考慮選用由逆變器供電的中頻異步電動(dòng)機(jī)或由直流供電的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。

（ 3）對(duì)功率較小、且轉(zhuǎn)速允差較大時(shí)的小型工作機(jī)械，則可選用較廉價(jià)的罩極式異步電動(dòng)機(jī)。

（ 4）對(duì)轉(zhuǎn)速較低的工作機(jī)械，尤其是經(jīng)常頻繁地正反轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)，為了縮短過(guò)渡過(guò)程時(shí)間，提高生產(chǎn)效率、降低噪聲，可以采用低速直接驅(qū)動(dòng)，選用低速電磁減速同步電動(dòng)機(jī)或齒輪減速異步電動(dòng)機(jī)。如自動(dòng)門和大功率的攪拌機(jī)等。根據(jù)門負(fù)載的大小，選用功率從幾十瓦到幾百瓦的電機(jī)。

在以上的定速控制應(yīng)用中，在功率不大于而且連續(xù)運(yùn)行的場(chǎng)合，為了減少體積，節(jié)省材料，提高效率和降低能耗這些因素，越來(lái)越多的電機(jī)正被無(wú)刷直流電機(jī)逐步代替。而在功率較大的場(chǎng)合，由于一次成本和投資較大，除了永磁材料外還要增加驅(qū)動(dòng)器，還較少有應(yīng)用。

2. 2調(diào)速驅(qū)動(dòng)機(jī)械速度需要任意設(shè)定和調(diào)節(jié)，但速度控制精度要求不高的調(diào)速系統(tǒng)分為兩種，一種是開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，另一種是閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)（此時(shí)的速度反饋器件多采用低分辨率的脈沖編碼器或交、直流測(cè)速等）。

通常采用的電機(jī)主要有三種：直流電機(jī)、交流異步電機(jī)和無(wú)刷直流電機(jī)。這在包裝機(jī)械、食品機(jī)械、印刷機(jī)械、物料輸送機(jī)械、紡織機(jī)械和交通車輛中有大量的應(yīng)用。

在調(diào)速應(yīng)用領(lǐng)域最初用得最多的是直流電動(dòng)機(jī)，隨著交流調(diào)速技術(shù)特別是控制技術(shù)和電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流變頻技術(shù)獲得了廣泛應(yīng)用，變頻器和交流電動(dòng)機(jī)迅速滲透到了原來(lái)直流調(diào)速系統(tǒng)的絕大多數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，一方面是調(diào)速特性可以和直流電機(jī)系統(tǒng)相似，另一方面是交流電動(dòng)機(jī)比直流電動(dòng)機(jī)有著較大的優(yōu)勢(shì)，容量大、可靠性高、干擾小、壽命長(zhǎng)。而在一些特種應(yīng)用領(lǐng)域，也同樣出現(xiàn)這種趨勢(shì)。然而由于無(wú)刷直流電機(jī)由于體積小、重量輕和高效節(jié)能等一系列優(yōu)點(diǎn)，中小功率的交流變頻系統(tǒng)正逐步為無(wú)刷直流電機(jī)系統(tǒng)所替代，特別是在紡織機(jī)械、印刷機(jī)械等原來(lái)應(yīng)用變頻系統(tǒng)較多的領(lǐng)域，而在一些直接由電池供電的直流電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，則更多的由無(wú)刷直流電機(jī)所替代。

2. 3精密控制用2. 3. 1高速、高精度定位控制伺服電動(dòng)機(jī)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的運(yùn)動(dòng)控制中扮演了一個(gè)十分重要的角色，應(yīng)用場(chǎng)合的不同，對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)的控制性能要求也不盡相同，因而在實(shí)際應(yīng)用中，伺服電動(dòng)機(jī)有各種不同的控制形式：轉(zhuǎn)矩控制/電流控制、速度控制和位置控制。高速、高精度定位控制多采用交、直流伺服系統(tǒng)，近年來(lái)由于交流伺服技術(shù)日趨成熟，已逐步替代直流伺服系統(tǒng)。方波電流驅(qū)動(dòng)的交流伺服電機(jī)實(shí)際上就是無(wú)刷直流電機(jī)，國(guó)外一般成為BLDC.

2. 3. 2穩(wěn)速控制―鎖相控制對(duì)要求具有嚴(yán)格同步轉(zhuǎn)速或恒速的裝置，如掃描儀、攝影機(jī)之類，則已大多采用帶穩(wěn)速裝置的無(wú)刷直流電機(jī)。

在所有的工業(yè)系統(tǒng)，凡是需要精確定位，高速動(dòng)作的場(chǎng)合，目前大多采用無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)伺服控制系統(tǒng)。這種高性能系統(tǒng)的采用，不僅提高了生產(chǎn)效率，而且大大改善了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了產(chǎn)品的價(jià)值。下面可舉幾個(gè)例子：原來(lái)糖果的包裝，雖然圖形和色彩很漂亮，但由于定位不準(zhǔn)，在每粒糖的包裝紙上的位置不一致，價(jià)格不高。采用了準(zhǔn)確定位的糖果包裝機(jī)實(shí)現(xiàn)了圖形和字在每粒包裝紙上位置一致。據(jù)介紹糖果的價(jià)格提高了30.舊的毛巾印花機(jī)，由于定位不佳，毛巾上的圖樣會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)位，產(chǎn)品價(jià)格提不高，而且無(wú)法出口。先進(jìn)的毛巾印花機(jī)，采用兩套帶有光學(xué)編碼器的無(wú)刷直流伺服電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)作為伺服驅(qū)動(dòng)控制，生產(chǎn)效率高，定位準(zhǔn)確，印花清晰，產(chǎn)品價(jià)格得以提高。這樣的例子非常多，在冶金系統(tǒng)、化工系統(tǒng)、輕工系統(tǒng)、家電系統(tǒng)、電子工業(yè)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)、視聽(tīng)設(shè)備、裝配線、傳送機(jī)械設(shè)備、自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)等等。

無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)作為高性能的伺服電動(dòng)機(jī)，早期應(yīng)用的最多的場(chǎng)合是數(shù)控機(jī)床。早期的數(shù)控機(jī)床是采用步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行電動(dòng)機(jī)的。步進(jìn)電機(jī)是天然的數(shù)字化執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，輸入量是數(shù)字脈沖，輸出的機(jī)械量是隨輸入數(shù)字量而變的步進(jìn)角度。但是由于步進(jìn)電機(jī)固有的特性限制，不可能進(jìn)一步提高速度和精度。目前生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床，由于采用了先進(jìn)的數(shù)控?zé)o刷直流電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)，使得設(shè)備的速度和精度都大大提高，性能更加完善，生產(chǎn)效率迅速提高。例如，目前高速?zèng)_床的最高沖制速度可達(dá)每分鐘800次。一般運(yùn)行速度是每分種400次，精度可達(dá)1～2角分之內(nèi)。在電機(jī)制造中，為了提高生產(chǎn)效率，以往都采用復(fù)式?jīng)_模進(jìn)行沖片的沖制，沖片可以一次沖制成功。有了高速?zèng)_床之后，單式?jīng)_模就可達(dá)到相當(dāng)高的生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)高速度、高精度。沖模的造價(jià)大大降低，沖模制造方便，加工周期縮短。

在各種機(jī)床加工設(shè)備中，往往不是一套伺服系統(tǒng)。

例如在多功能數(shù)控沖床中，除了主軸電機(jī)外，進(jìn)給系統(tǒng)是由三套伺服系統(tǒng)完成的，其中包括：工件的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，工件的Y軸運(yùn)動(dòng)和沖頭沖位的進(jìn)給。所有的運(yùn)動(dòng)都是在數(shù)控單元的指揮下，高速準(zhǔn)確地完成。數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用在我國(guó)還不算普及，數(shù)控機(jī)床的研究、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)也是相當(dāng)薄弱。數(shù)控機(jī)床中數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)多數(shù)還是依靠進(jìn)口。因此在這方面的路還很長(zhǎng)，而現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用在一定程度上代表著一個(gè)國(guó)家工業(yè)化水平。

3典型應(yīng)用以下就服裝機(jī)械、紡織機(jī)械和交通運(yùn)輸中的典型應(yīng)用加以說(shuō)明：3. 1工業(yè)縫紉機(jī)一般為70年代中期至80年代初期的水平。如電子定位針電動(dòng)機(jī)三自動(dòng)高速平縫機(jī)（可自動(dòng)走無(wú)刷直流電機(jī)在工業(yè)中的應(yīng)用和發(fā)展線、自動(dòng)停針、自動(dòng)定針數(shù)）?，F(xiàn)正向可編程的工業(yè)縫紉機(jī)單機(jī)自動(dòng)化方向發(fā)展。

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)高速平縫機(jī)供不應(yīng)求，其原因之一是，國(guó)內(nèi)企業(yè)過(guò)去縫紉設(shè)備以進(jìn)口為主，現(xiàn)在則以國(guó)產(chǎn)為主，其質(zhì)量已接近國(guó)外同類產(chǎn)品水平，價(jià)格僅為國(guó)外機(jī)的1 /2.

工縫機(jī)用電機(jī)已發(fā)展四代產(chǎn)品，即摩擦片式、渦流式交流異步電動(dòng)機(jī)、混合步進(jìn)電機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)。

摩擦片式電子定位針電動(dòng)機(jī)起步快，但速度和針位控制精度差，且摩擦片的摩損會(huì)影響定位可靠性，需經(jīng)常保養(yǎng)和維修。渦流式電子定位針電動(dòng)機(jī)雖定位精度較高，但起步慢，噪聲和振動(dòng)大，不受制衣行業(yè)的歡迎。

混合式步進(jìn)電機(jī)定位系統(tǒng)雖具有控制方便的優(yōu)點(diǎn)，但起動(dòng)頻率、運(yùn)行速度達(dá)不到高速工縫機(jī)的要求，定位精度仍不理想。

交流伺服電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)是國(guó)外80年代后期開(kāi)發(fā)應(yīng)用的產(chǎn)品。1986年以來(lái)，以日本工縫機(jī)行業(yè)，如重機(jī)公司、兄弟公司等，已把交流伺服電機(jī)運(yùn)用到各類微電腦控制的高性能、高速平縫機(jī)、多功能電腦繡花機(jī)等縫紉設(shè)備中，并以每年12的遞增速度取代原有的摩擦片或渦流式電子定位針電動(dòng)機(jī)。這類交流伺服電機(jī)采用釹鐵硼永磁轉(zhuǎn)子，結(jié)構(gòu)細(xì)長(zhǎng)，在非軸伸端裝有編碼器，因而轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、體積小、重量輕、動(dòng)態(tài)性能好，且有高精度定位、效率高、壽命長(zhǎng)、免維修、能在惡劣環(huán)境條件下使用等特點(diǎn)。該類電機(jī)在高速自動(dòng)工業(yè)縫紉機(jī)上使用操縱自如，無(wú)噪聲污染，給人以舒適的工作環(huán)境。

3. 2紡織機(jī)械3. 2. 1絡(luò)筒機(jī)RH絡(luò)筒機(jī)，與238機(jī)型相比，特點(diǎn)為： （ 1）卷繞速度槽筒由無(wú)刷直流電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，每個(gè)卷繞頭配備有自身的計(jì)算機(jī)，來(lái)自清紗器和傳感器的信號(hào)都集中于這一新型計(jì)算機(jī)中。捻接電機(jī)也改為無(wú)刷直流電機(jī)。

3. 2. 2.并紗機(jī)和捻線設(shè)備（ 1）并紗機(jī)卷繞線速度進(jìn)一步提高， SSM的型速度已達(dá)到了1 600 m /min，國(guó)產(chǎn)并紗機(jī)的最高速度也提高到800 m /min SSM公司采用了DIGICON E Preciflex專利技術(shù)使卷繞質(zhì)量提高國(guó)產(chǎn)并紗機(jī)不僅提高了速度，而且在傳動(dòng)方式、導(dǎo)紗形式、品種適應(yīng)性方面都有較大的變化。傳動(dòng)方式也從交流異步電機(jī)方式向無(wú)刷直流電機(jī)方式過(guò)渡。

（ 2）捻線設(shè)備短纖維倍捻機(jī)，絲倍捻機(jī)，工業(yè)用絲直捻機(jī)，捻并絲機(jī)，雙軸的卷繞頭驅(qū)動(dòng)原來(lái)采用4kW左右的交流變頻電機(jī)系統(tǒng)， 2萬(wàn)多轉(zhuǎn)的速度，目前也正在采用無(wú)刷直流電機(jī)系統(tǒng)。

（ 3）整經(jīng)機(jī)分段整經(jīng)機(jī)生產(chǎn)的經(jīng)軸主要用于經(jīng)編機(jī)，產(chǎn)品機(jī)電一體化水平很高，采用電子控制，操作方便。新產(chǎn)品中正考慮采用無(wú)刷直流電機(jī)。

3. 3電動(dòng)車輛電動(dòng)車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以說(shuō)是電動(dòng)車整車的核心部分，我們要求高效節(jié)能、利于環(huán)境保護(hù)、舒適耐用、結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便、運(yùn)行可靠、維護(hù)簡(jiǎn)單等，在所帶能源有限的情況下，無(wú)刷直流電機(jī)系統(tǒng)正好具有這一系列的優(yōu)點(diǎn)，典型應(yīng)用的主要參數(shù)如下：（ 1）電動(dòng)自行車：整車速度20km /h，重量：以下，額定功率一般為120 200W，轉(zhuǎn)速： 161（ 2）電動(dòng)助動(dòng)車：整車速度24km /h，重量：以下，額定功率一般為300 800W，轉(zhuǎn)速：（ 3）電動(dòng)摩托車：整車速度30～60km /h ，高的（ 4）高爾夫球車：功率： 3 6kW.

異步電機(jī)方案，效率： 91　94 西歐多采用開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，效率： 90 而日本多采用無(wú)刷直流電動(dòng)（ 7）電動(dòng)大巴：采用異步電機(jī)方案，電壓： 96 V DC，功率為150kW.電動(dòng)大巴士輔助系統(tǒng)：汽車空調(diào)用7kW， 3 000r /min， 384V左右的無(wú)刷直流電機(jī)壓縮機(jī)系統(tǒng)，動(dòng)力泵和剎車系統(tǒng)用的2. 5kW， 3左右的無(wú)刷直流電機(jī)。

4無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是一種機(jī)電一體化產(chǎn)品，除了傳統(tǒng)的電機(jī)本體外，還必須帶有傳感器，以檢測(cè)定、轉(zhuǎn)子之間相對(duì)位置。而且離開(kāi)了驅(qū)動(dòng)控制電路，它不可能運(yùn)行。同樣的，電子技術(shù)和電子元件的發(fā)展又進(jìn)一步推動(dòng)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的發(fā)展。

4. 1電力電子技術(shù)及微處理技術(shù)對(duì)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的影響4. 1. 1電機(jī)向高電壓、低電流發(fā)展相對(duì)來(lái)說(shuō)，電子元器件容易做到高電壓、低電流，尤其是功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管。在大電流下管壓降大，晶體管上損耗也大。另一方面在高電壓、低電流情況下，功率晶體管上的管壓降為總線電壓的比例也小，這樣可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的效率。

4. 1. 2正弦波電流驅(qū)動(dòng)高速微處理器和DSP器件的出現(xiàn)，使得運(yùn)行速度、處理能力提高很大，而且還有專用的控制芯片出現(xiàn)。隨著這些器件的普及和應(yīng)用的擴(kuò)大，器件成本大幅度下降。因此性能明顯優(yōu)秀的正弦波電流驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)會(huì)比方波驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)更受歡迎。德國(guó)西門子公司早期開(kāi)發(fā)的1F5系列是方波電流驅(qū)動(dòng)的，現(xiàn)已停止生產(chǎn)，而以正弦波電流驅(qū)動(dòng)的1F6系列代替。當(dāng)然正弦波電流驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)需要帶有一定精度的位置傳感器，成本會(huì)更高一些，所以這種代替并不是在任何場(chǎng)合下都可使用的。

由于高速微處理器、DSP的出現(xiàn)，也更加保證了無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的性能。在一些需要控制成本的應(yīng)用中，增加位置傳感器不太實(shí)用或無(wú)法接受。然而， DSP固有的計(jì)算能力可被用來(lái)在無(wú)刷電機(jī)上實(shí)現(xiàn)許多無(wú)傳感控制。在無(wú)刷直流電機(jī)中，可以有一種僅需四個(gè)電阻從獲得的位置、速率、干擾轉(zhuǎn)矩信息中進(jìn)行分配網(wǎng)絡(luò)的無(wú)傳感控制算法。此外，這個(gè)算法提供了瞬態(tài)位置和速率信息，而不象傳統(tǒng)的算法中需要采取過(guò)零算法。算法要求大約500條指令（因此程序存儲(chǔ)量為500字） ，在這個(gè)控制器上執(zhí)行時(shí)間約為13μs.

低成本DSP為壓縮機(jī)、洗衣機(jī)、風(fēng)扇、泵機(jī)和高壓交流驅(qū)動(dòng)中的無(wú)傳感控制（直流無(wú)刷電機(jī)）提供了一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的和最優(yōu)化方案，低成本的DSP電機(jī)控制器的應(yīng)用已經(jīng)說(shuō)明無(wú)刷式非傳感器控制DC電機(jī)的應(yīng)用前景，一個(gè)新型高性能器件已經(jīng)隨著工業(yè)驅(qū)動(dòng)設(shè)備的要求而推向了市場(chǎng)。

技術(shù)原來(lái)在采用雙極性功率晶體管時(shí)，電路的開(kāi)關(guān)頻率一般在（ 2 5） k Hz.這樣的頻率是在人耳聲頻范圍之內(nèi)，噪聲令人討厭。同時(shí)在繞組電感不夠大時(shí)，繞組電流波形不夠平滑、紋波很大。采用功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管和絕緣柵雙極性晶體管之后，開(kāi)關(guān)頻率可達(dá)10k Hz以上。這樣，不論是電磁噪聲，還是電流波形都得到改善。

4. 2新材料對(duì)電機(jī)技術(shù)的促進(jìn)電機(jī)的小型輕量高效率和磁性材料的發(fā)展息息相關(guān)。磁性材料的發(fā)展過(guò)程基本上經(jīng)歷了以下幾個(gè)發(fā)展階段。發(fā)展最早的是鋁鎳鈷，這種磁性材料磁能積低，合金中含鈷，價(jià)格貴，但溫度特性好，所以至今某些場(chǎng)合還是用到它。后來(lái)開(kāi)發(fā)出鐵氧體磁性材料，這種磁性材料磁能積并不高，但價(jià)格低，因此在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)占了主導(dǎo)地位。再后來(lái)是釤鈷合金的開(kāi)發(fā)成功，這種磁性材料一下子突破傳統(tǒng)磁能積數(shù)值，成倍提高，但是合金元素釤是稀土元素，價(jià)格昂貴，合金元素也是比黃金貴幾倍的材料，且是戰(zhàn)略控制物資，因此大大局限了這種高性能磁性材料的推廣應(yīng)用。1983年日本人發(fā)明了釹鐵硼（ Nd FeB） ，引起了磁性材料的一場(chǎng)大革命。釹鐵硼磁性材料磁能積高，不含價(jià)格昂貴的合金元素，釤和釹同為稀土元素，但釹價(jià)格便宜得多，因此使電機(jī)效率的提高和小型化出現(xiàn)了轉(zhuǎn)機(jī)。

由于有了高磁能積的釹鐵硼，從而不需要體積碩大的軟磁和激磁繞線包。電機(jī)的體積重量因此可以大大減小，加工也變得簡(jiǎn)單。電機(jī)的電樞繞組也由于磁性材料性能的提高而使繞組線圈大大減少。

4. 3性能改進(jìn)和新品種的開(kāi)發(fā)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)中，應(yīng)該進(jìn)一步改進(jìn)的問(wèn)題中首先是轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，尤其是用于視聽(tīng)設(shè)備、電影機(jī)械、計(jì)算機(jī)中的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，更要求運(yùn)行平穩(wěn)、沒(méi)有噪聲。在這些應(yīng)用場(chǎng)合中的電動(dòng)機(jī)，大多為小功率、小尺寸的電動(dòng)機(jī)，尺寸緊湊，改動(dòng)更為困難。為了改進(jìn)性能，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬、分析、計(jì)算、比較，研究氣隙磁場(chǎng)形狀和磁極結(jié)構(gòu)，選擇合適的極對(duì)數(shù)和槽數(shù)以及合適的槽口尺寸。

為了滿足各種要求，也在不斷的開(kāi)發(fā)各種類型的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。如：無(wú)槽電機(jī)，定子鐵心無(wú)齒槽只有磁軛，定子繞組直接放在定子鐵心軛上盤式電機(jī)，具有兩個(gè)軸向的氣隙，在小容量的情況下，這種電機(jī)容易做到低噪聲、低振動(dòng)、低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，高效率、高功率密度。和有刷直流電動(dòng)機(jī)相對(duì)應(yīng)，新品種中還包括：無(wú)刷直流力矩電動(dòng)機(jī)、無(wú)刷直流直線電動(dòng)機(jī)、無(wú)刷直流有限轉(zhuǎn)角電動(dòng)機(jī)、低慣量無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)等等。

無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)相對(duì)于其它類型電動(dòng)機(jī)，還是一種新型電動(dòng)機(jī)。它的驅(qū)動(dòng)、控制更是和電子技術(shù)息息相關(guān)。從最初用于軍事工業(yè)開(kāi)始，隨著在工業(yè)中的廣泛使用，無(wú)刷電機(jī)正在大踏步地向家電、信息產(chǎn)品等消費(fèi)品領(lǐng)域迅速發(fā)展。