無刷直流電機的發展與應用

周沙　袁琛

摘 要 無刷直流電機是集電機、電力電子、傳感器、微電子和計算機等技術于一身的新一代產品。它克服了有刷直流電機傳統結構的弊端，具有高可靠、長壽命；低噪聲、無干擾；低損耗、高效率等優點。本文主要介紹了無刷直流電機在現代社會各領域中的應用。

關鍵詞 無刷直流電機 應用

中圖分類號：TM33 文獻標識碼：A

電機作為機械能和電能相互轉換的裝置被廣泛應用于現代社會的眾多領域內。近年來，在電機領域內，無刷直流電機一直是人們關注的熱點，基于無刷直流電機的特性和優點，無刷直流電機在各個領域都發展迅速，當前，無刷直流電機多用于以下幾個方面。

1電動汽車領域

汽車是人們日常生活中最為平常的交通工具，傳統的汽車一般靠燃油來獲取動力，因此汽車數量的不斷增多給我國環境帶來了巨大的壓力，能源的消耗也成為關注性問題，急需一種新能源汽車替代傳統的汽車來緩解壓力。電動汽車是指用電機驅動車輪行駛的車輛，按能源供給方式不同可分為三種：純電動汽車、混合動力汽車和燃料電池汽車。與傳統內燃機汽車不同的是，電動汽車通過將電能轉化為機械能驅動汽車行駛，電能不足時，通過城市中的充電樁設施或者家用電源就可進行充電，保證續航能力，驅動電機是電動汽車驅動系統的動力元件，也是核心部件，電動汽車的動力和行駛速度，都跟其有關，電動汽車污染少、低噪聲、無廢氣，這都是傳統內燃機汽車無可媲美的。

2家用電器領域

近年來，空調、冰箱、洗衣機等電器已經成為人類生活中最常用的消費品，人們對家用電器的要求也逐漸提高，不再滿足只是簡單的“功能性”，同時國家對節能減排也日益重視，因此家用電器逐漸向節能、綠色安全、智能化和高可靠性發展。為了更有效地使用能源，變頻技術成為了最被行業看重并加以利用的重點發展方向。九十年代以來，變頻技術發展迅速，一些家用電器開始采用變頻調速異步電機。但與無刷直流電機相比，異步電機還是存在效率低，性能低等不足，并且電機體積更大，設計相同功率的電機，異步電機所需的原材料要平均高出20%多，這與節能環保的觀念相背離，因此，無刷直流電機在家用電器的應用逐漸廣泛起來。目前日本所生產的空調絕大多數應用的是無刷直流電機，我國空調器制造廠也開始將無刷直流電機應用于家用電器的控制當中，以達到更好的節能效果和節省材料的目的。這些使用無刷直流電機的新型家用電器替代低效能、壽命短、電磁污染嚴重的傳統家用電器，提高了家用電器的性能指標，提高人們日常生活質量的同時還為節能可持續發展貢獻了力量。

3工業自動化領域

在工業自動化領域，機器設備生產都是量產，對于廠家而言，生產成本是重點關注的對象；而對于用戶來說，實用性和性能則被當成衡量機器質量的標準。同等功率的電機，相比于電勵磁電機和鐵氧勵磁電機，永磁無刷直流電機體積不超過它們的1/2。我國擁有豐富的稀土資源，其中就包含永磁電機的勵磁物質釹鐵硼等資源，這為永磁無刷直流電機的大規模生產奠定了基礎。在應用方面，無刷直流電機驅動控制系統擁有響應速度快、控制性能好和散熱條件好等特點，無論是應用于負載大、摩擦大、干擾多等環境中，比如說電梯升降、數控機床等；還是一些需具備高性能和高速的精密裝備器件內，如硬盤驅動器、醫療器械等，無刷直流電機都能很好的滿足以上需求。

4軍事裝備領域

在軍事裝備領域中，使用無刷直流電機能更好的滿足軍事裝備反應快、性能高的要求，如隨動武器的實時跟蹤系統、無人機的電力驅動系統、機器人和機械臂的動力控制系統、雷達的天線控制系統等。對無人機而言，無人機的控制系統必須滿足穩定性和安全可靠等特點，飛行時間長久，飛行速度快慢也是考察無人機性能優劣的兩個重要指標。無人機之所以能懸停，可以做航拍，是因為通過傳感器可以檢測無人機在飛行過程中的俯仰角和滾轉角變化，當電機控制系統檢測到角度變化后，通過控制電機轉速來控制升力來保持平衡，進而達到穩定的效果；采用無位置傳感器控制的無刷直流電機能進一步減少電機體積，使電機控制系統設備結構簡單，維修方便，也減小了無人機的體積，因此，無刷直流電機能很好的滿足無人機電機控制系統所需的條件。在隨動武器裝備中，對控制系統的要求是能滿足速度快、加速快、能實時控制和跟蹤定位等，武器的性能在戰爭的成敗中占有重要因素，因此對武器隨動系統的要求特別高，如何使無刷電機控制系統具有可靠性高、速度快、性能高、穩定性好等特性成為研究武器隨動系統的重點。

無論是跟人們的日常生活息息相關的設施器件，還是高科技領域類的先進控制設備，都有無刷直流電機出現的身影。隨著時代的不斷進步和人們生活水平的提高，無刷直流電機的研究與應用將會越來越廣泛，無刷直流電機具有很強的生命力和發展前途。

參考文獻

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