无刷直流电机的发展与应用

周沙　袁琛

摘 要 無刷直流电机是集电机、电力电子、传感器、微电子和计算机等技术于一身的新一代产品。它克服了有刷直流电机传统结构的弊端，具有高可靠、长寿命；低噪声、无干扰；低损耗、高效率等优点。本文主要介绍了无刷直流电机在现代社会各领域中的应用。

关键词 无刷直流电机 应用

中图分类号：TM33 文献标识码：A

电机作为机械能和电能相互转换的装置被广泛应用于现代社会的众多领域内。近年来，在电机领域内，无刷直流电机一直是人们关注的热点，基于无刷直流电机的特性和优点，无刷直流电机在各个领域都发展迅速，当前，无刷直流电机多用于以下几个方面。

1电动汽车领域

汽车是人们日常生活中最为平常的交通工具，传统的汽车一般靠燃油来获取动力，因此汽车数量的不断增多给我国环境带来了巨大的压力，能源的消耗也成为关注性问题，急需一种新能源汽车替代传统的汽车来缓解压力。电动汽车是指用电机驱动车轮行驶的车辆，按能源供给方式不同可分为三种：纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车。与传统内燃机汽车不同的是，电动汽车通过将电能转化为机械能驱动汽车行驶，电能不足时，通过城市中的充电桩设施或者家用电源就可进行充电，保证续航能力，驱动电机是电动汽车驱动系统的动力元件，也是核心部件，电动汽车的动力和行驶速度，都跟其有关，电动汽车污染少、低噪声、无废气，这都是传统内燃机汽车无可媲美的。

2家用电器领域

近年来，空调、冰箱、洗衣机等电器已经成为人类生活中最常用的消费品，人们对家用电器的要求也逐渐提高，不再满足只是简单的“功能性”，同时国家对节能减排也日益重视，因此家用电器逐渐向节能、绿色安全、智能化和高可靠性发展。为了更有效地使用能源，变频技术成为了最被行业看重并加以利用的重点发展方向。九十年代以来，变频技术发展迅速，一些家用电器开始采用变频调速异步电机。但与无刷直流电机相比，异步电机还是存在效率低，性能低等不足，并且电机体积更大，设计相同功率的电机，异步电机所需的原材料要平均高出20%多，这与节能环保的观念相背离，因此，无刷直流电机在家用电器的应用逐渐广泛起来。目前日本所生产的空调绝大多数应用的是无刷直流电机，我国空调器制造厂也开始将无刷直流电机应用于家用电器的控制当中，以达到更好的节能效果和节省材料的目的。这些使用无刷直流电机的新型家用电器替代低效能、寿命短、电磁污染严重的传统家用电器，提高了家用电器的性能指标，提高人们日常生活质量的同时还为节能可持续发展贡献了力量。

3工业自动化领域

在工业自动化领域，机器设备生产都是量产，对于厂家而言，生产成本是重点关注的对象；而对于用户来说，实用性和性能则被当成衡量机器质量的标准。同等功率的电机，相比于电励磁电机和铁氧励磁电机，永磁无刷直流电机体积不超过它们的1/2。我国拥有丰富的稀土资源，其中就包含永磁电机的励磁物质钕铁硼等资源，这为永磁无刷直流电机的大规模生产奠定了基础。在应用方面，无刷直流电机驱动控制系统拥有响应速度快、控制性能好和散热条件好等特点，无论是应用于负载大、摩擦大、干扰多等环境中，比如说电梯升降、数控机床等；还是一些需具备高性能和高速的精密装备器件内，如硬盘驱动器、医疗器械等，无刷直流电机都能很好的满足以上需求。

4军事装备领域

在军事装备领域中，使用无刷直流电机能更好的满足军事装备反应快、性能高的要求，如随动武器的实时跟踪系统、无人机的电力驱动系统、机器人和机械臂的动力控制系统、雷达的天线控制系统等。对无人机而言，无人机的控制系统必须满足稳定性和安全可靠等特点，飞行时间长久，飞行速度快慢也是考察无人机性能优劣的两个重要指标。无人机之所以能悬停，可以做航拍，是因为通过传感器可以检测无人机在飞行过程中的俯仰角和滚转角变化，当电机控制系统检测到角度变化后，通过控制电机转速来控制升力来保持平衡，进而达到稳定的效果；采用无位置传感器控制的无刷直流电机能进一步减少电机体积，使电机控制系统设备结构简单，维修方便，也减小了无人机的体积，因此，无刷直流电机能很好的满足无人机电机控制系统所需的条件。在随动武器装备中，对控制系统的要求是能满足速度快、加速快、能实时控制和跟踪定位等，武器的性能在战争的成败中占有重要因素，因此对武器随动系统的要求特别高，如何使无刷电机控制系统具有可靠性高、速度快、性能高、稳定性好等特性成为研究武器随动系统的重点。

无论是跟人们的日常生活息息相关的设施器件，还是高科技领域类的先进控制设备，都有无刷直流电机出现的身影。随着时代的不断进步和人们生活水平的提高，无刷直流电机的研究与应用将会越来越广泛，无刷直流电机具有很强的生命力和发展前途。

参考文献

[1] 李鹏，王佳民，王卿. 微特电机发展综述[J]. 微特电机， 2014（9）：89-92.

[2] 童钟良. 由直流电动机到广义直流电动机自控方式的发展[J]. 电机与控制应用， 2014， 09：39-44.