试论现代电机发展方向与关键技术

摘 要：现代电机不同于传统的仅仅是一个简单的机器零件，经过不断的发展和更新换代，现代电机已经拥有更加强大的功能，成为一个能够完成不同任务的完整的系统的电子化机电体系。正因为现代电机日益强大的功能，它对于我们生产生活产生不可或缺的作用。本文针对这一现象，介绍现代电机未来的发展方向，现阶段的关键技术以及未来发展上具有突破性的改革。

关键词：现代电机；关键技术；发展

现代电机不再是只是简单执行任务的单独的零件，而是成为一个全面性的系统，可以说现代电机是整个机电体系的神经中枢。现代电机可以为整个机电体系提供能源，也就是说现代电机是动力中心；现代电机也可以起到调节、平衡、控制整个机电系统的作用。甚至很多现代电机兼具这两种功能。如此强大且全面的功能必然对现代电机提出更高要求，这些要求不仅仅体现在现代电机本身的设计和生产，而且体现在现代电机生产出的产品的经济性、应用性和发展性。

一、现代电机的发展方向

1）从有刷到无刷的转变。在过去，传统的直流电动机的使用覆盖率非常高，主要是因为绝大多数的电力供给都是直流电。而传统的直流电动机都是有刷的。有刷电机指的是靠换向器和电刷的配合来自动完成的电机，换向器和电刷装在电机内部。虽然有刷电机在制作方面技术纯熟，相应的配件也比较便宜，但是有刷电机存在着很多缺点。比如，更换配件程序麻烦、配件使用寿命短、发热率高、换向火花大、损耗严重、电磁干扰严重等。所以，尽管有刷电机存在很多优点，但是它还是随着时代的变化逐渐被无刷电机所取代。无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。无刷电机的种类很广泛，并且几乎不存在有刷电机的所有缺点，无刷电机磨损小、噪音低、干扰低，可以说无刷电机相对于有刷电机具有很大的优势。

2）现代电机的直接驱动。现代电机通常都是高速运转的，它的运转速度每分钟能够达到数百甚至数千转，这样高的运转速度要进行高低速的变换是相对困难的，但是很多应用场合恰恰就有这样的需求。因此，就需要现代电机为其提供转换转速的配件系统。但是这样的转换系统必然会增加整个电机系统的大小，并且也会影响到设备的精确度和工作效率。这是时候，只有使现代电机驱动向直接驱动发展，才能有效的解决这一问题。

3）电机的极速化。现代工业的发展经常需要电机的极速化，即经常需要电机保持极高或者极低的速度。现代电机要极速化的要求与电机的直驱化紧密相关。电机的极速化，不仅有助于实现电机的直驱化，而且可以提高电机的工作效率和设备的精确度。

4）从匀速到调速的转变。传统的电机基本维持一个速度，大部分的电机也只有开关机器的这一个开关。但是在实际的运用中又需要对电机的速度进行调节，而在这一过程中，频繁的开关对电机不可避免的造成了电机的内部零件的磨损，对控制器和电网也会造成一定的冲击。因此，调速功能的运用对于整个电机系统起着至关重要的作用。例如，现代的变频空调就是采取了调速的方式。这种方式使得它的舒适度比传统的空调要好得多，而且这种调速系统使得电机的工作效率更高，也就更加省电。

5）从大型化到小型化、微型化的转变。现代工业越来越需要电机的小型化和微型化，尤其是便携式的产品更是对电机的大小提出更高的要求。比如从第一代电子计算机到台式电脑再到笔记本电脑再到iPad、手机的转变都体现了人们对于电机的小型化和微型化的需求。但是要达到电机从大型化到小型化的转变，首先要提高基础配件的功率，并且保证基础元件的性能和改善电机运行的原理。

6）智能化。当今社会，电子信息技术日新月异，智能化系统渗透到我们生活的方方面面。现代电机不仅为整个机电系统提供动力，而且对于电机系统有平衡、调节等功能，而当今社会越来越要求现代电机拥有自我适应、自我更新等功能，形成具有针对不同任务的个性化服务。而这就是智能化融入到现代电子系统的体现。而现代电机的智能化也需要各种电子理论、智能传感器、高性能材料等的综合运用。

二、现代电机的关键技术

（一）仿真技术和设计技术的突破

电机是一项综合技术的产物，它是温度、磁场、电力、机器相互交叉融合的产物。它们相辅相成，并相互影响。例如，温度升高或者降低都会影响磁性材料电磁的大小和磁场的位置，而这样又会影响到电机的工作效率与耗能的多少，从而也会直接影响电机内部零件的磨损程度，而磨损程度的变化对电机本身的温度又产生一定的影响。因此，现代电机中的每一个环节都是不能忽视的，任何一个环节出现差错都会牵一发而动全身。所以，具有综合性的仿真技术和设计技术就显得尤为重要。

（二）高效节能技术

高效节能技术是一个经久不变的话题，高效节能也就意味着电机工作效率的提升。而电机正是由于是整个机电系统中耗电量最大的部分，所以对于它的工作效率的提升就显得更为重要。首先，要从电机的体积入手，体积小的电机效率远远高于大体积电机；其次，要不断更新电机原件的材料，使电机在工作过程中自身对于电能的消耗降到最低。

（三）极端环境的适应能力

现代电机涉及的领域越来越多，而传统的电机存在温度限制，这使得电机在特定的环境中失去动力。因此，如果要现代电机能够在更广泛的领域发展，就必须提高它在极端环境的中的适应能力。

三、结语

综上所述，无刷化、直驱化、极速化、调速化、微型化、伺服化、机电一体化以及智能化是现代电机未来的发展方向和发展重点。它们中的每一点都是在日常的生产生活中不断实践，反复论证出来的。因此，无论是无刷化、直驱化还是机电一体化、智能化都是未来现代电机发展不可或缺的重要元素之一。而在现代电机的未来发展过程中，也要着重注意它的仿真技术、设计技术、高效节能技术以及对极端环境的适应能力，从而使现代电子技术得到更加良性的发展。

参考文献：

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[2] 沈建新，陈永校.永磁无刷直流电动机基于反电势的无传感器控制技术综述[J].微特电机，2006，（7）：36-40.

[3] 吴筱辉，程小化，刘杰.反电势法检测转子位置的直流无刷电机系统起动方法[J].中小型电机，2005，32（5）：60-63.

作者简介：李正立（1993-），河北邯郸人，电气工程及其自动化专业。