刷直流电动机所替代。现在从国外进口的设备中,已经很少看到以有刷直流电动机作
为执行电动机的系统,一些国家(美国、英国等)的相关公司已经不再大量生产伺服驱
动用的有刷直流电动机。无刷直流电动机已在各个领域获得广泛应用,其数量和品种
都以相当快的速度发展着,如在新一代的空调、洗衣机、电冰箱、吸尘器等家用电器
中也大量采用无刷直流电动机来驱动。[5][6]
大功率永磁无刷直流电机驱动系统由于运行效率高、调速性能好、可靠性高等优
点,在国外已成功应用于对系统效率、可靠性有特殊要求的推进领域中。 据资料显示:
德国Siemens 公司1986 年完成了1100kW,230r/min 的永磁同步电机的设计,并于次
年完成了实验;英国1996年展出了装有两台2100kW 永磁电机推进的护卫舰模型;美
国1994 年已成功将3000马力实验用永磁电机应用到实验巡逻艇上。[7]
1.2 无刷直流电机的特点
无刷直流电机是电机与电子相结合的机电一体化新型电机,以电子换向电路代替
机械式换向器,除了具有普通有刷直流电机运行效率高、调速性能好等特点,还具备
交流电机结构简单、运行可靠、文护方便等优点,此外,在快速性、可控性、可靠性、
体积、质量、节能、效率、耐受环境和经济性等方面均具有明显优势。具体如下:
与直流电机相比:
(1)采用永磁体励磁,无需电源励磁,不存在励磁损耗,效率高。在额定功率和额
定电压下,采用永磁无刷电机的电动机比直流电动机能耗降低 20%左右;
(2)体积小,重量轻,节省铜铁材料。比直流电动机体积减小40%左右;
(3)无换向器,结构简单,动态性能好,容易做到大容量;
(4)改善了电机的换相条件,减少了换向器和碳刷引起的故障,没有产生火花的危
险,可靠性好。
与异步电机相比:
(1)提高了效率。电机运行时转子转速与旋转磁场转速保持一致,转子铁耗只由齿
槽谐波引起的,因此转子铁耗大大降低。由于稀土电机转子是以永磁体励磁,不存在
转子铜耗,也减小了定子绕组的励磁电流,使效率得以提高;
(2)气隙磁通密度更高,可节省铜、铁材料;
(3)更容易实现调速和控制;
(4)体积更小、重量更轻。
与永磁同步电机相比:
(1)转矩高,因此能量密度更大、体积更小,有利于节约材料,降低成本;
(2) 控制简单, 系统成本低。 永磁同步电机采用矢量控制或直接转矩控制进行调速,
两种方法都需要进行坐标变换,无刷直流电机只须按直流电机的控制方式进行控制;
(3)正弦波无刷电机转动平稳,转矩脉动小,主要应用在功率较小、对转动的平稳
性要求高的场合,例如伺服驱动系统;
(4)方波无刷电机转矩脉动较大(特别是在低速时),主要应用在大功率、对转动的
平稳性要求一般的场合。
1.3 无刷直流电机的应用
如1.2节描述,无刷直流电机具有控制简单,效率高,体积小等特点。随着永磁
材料加工技术、电机制造水平及控制技术的发展, 无刷直流电机的性能不断得到提高,
广泛的应用于航空航天、机器人、家用电器及工厂自动化等领域。 主要应用领域包括:
(1)家用电器领域
随着世界范围能源危机的加重和人们对环保问题重视程度的提高,高效、节能、
绿色、环保已经成为人们生活用品尤其是家电发展的方向和标准。在家用电器领域, 无刷直流电机性能分析+文献综述(3):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_4262.html