一种典型的机电一体化产品:直流无刷电机的意义和先进性

早在上世纪诞生电机的时候，发生的实用性电机就是无刷形式，即交流鼠笼式异步电念头，这种电念头得到广泛的应用。又称无换向器电机。跟着应用领域的扩大，对直流电机的要求也就越来越高，有接触的机械换向装置限制了有刷直流电机在很多场合中的应用。为了取代有刷直流电机的电刷－换向器结构的机械接触装置，人们曾对此作过长期的探索。

法拉第发现了电磁感应现象，1831 年。但是异步电念头有很多无法克服的缺陷，以致电机技术发展缓慢。本世纪中叶诞生了晶体管，因而采用晶体管换向电路代替电刷与换向器的直流无刷电机就应运而生了这种新型无刷电机称为电子换向式直流电机，克服了第一代无刷电机的缺陷。从 19 世纪 40 年代研制胜利第一台直流电机，经由大约 17 年的时间，直流电机技术才趋于成熟。奠定了现代电机的基本理论基础。直流无刷电机是指无电刷和换向器 ( 或集电环 ) 电机，直流无刷电机是由电念头主体和驱动器组成。 1915 年，美国人 Langnal 发明了带控制栅极的汞弧整流器，制成了由直流变交流的逆变装置。 20 世纪 30 年代，有人提出用离子装置实现电机的定子绕组按转子位置换接的所谓换向器电机，但此种电机因为可靠性差、效率低、整个装置轻盈又复杂而无实用价值。

一种典型的机电一体化产品。

为了克服这些弊端，人们采用了离心装置的换向器，或采用在定子上放置辅助磁钢的方法来保证电机可靠地起动。带来了电力半导体技术的奔腾。题目在于，首先，当转子不转时，信号绕组内不能产生感应电动势，晶体管无偏置，功率绕组也就无法馈电，所以这种无刷直流电机没有起动转矩；其次，因为信号电动势的前沿陡度不大，晶体管的功耗大。半导体技术的飞速发展，使人们对 1879 年美国人霍尔发现的霍尔效应再次发生爱好，经由多年的努力，终于在 1962 年试制成功了借助霍尔元件（霍尔效应转子位置传感器）来实现换相的无刷直流电机。此基础上，德国人 R Hanitsch 试制胜利借助数字式环形分配器和过零鉴别器的组合来实现换相的无位置传感器无刷直流电机。 ⒛世纪 60 年代初期，接近开关式位置传感器、电磁谐振式位置传感器和高频耦合式位置传感器接踵问世，之后又泛起了磁电耦合式和光电式位置传感器。但前者结构复杂，而后者需要附加的起动脉冲。 1968 年，德国人 W Miesling 提出采用电容移相实现换相的新方法。试制各种类型的位置传感器的同时，人们试图寻求一种没有附加位置传感器结构的无刷直流电机。 1955 年，美国人 Harrison 首次提出了用晶体管换相线路代替电机电刷接触的思惟，这就是无刷直流电机的雏形。由功率放大部门、信号检测局部、磁极体和晶体管开关电路等组成，其工作原理是当转子旋转时，信号绕组中感应出周期性的信号电动势，此信号电动势分别使晶体管轮流导通实现换相。 ⒛世纪 70 年代初期，又试制成功了借助比霍尔元件的敏捷度高千倍左右的磁敏二极管实现换相的无刷直流电机。开关型晶体管的研制胜利，科学技术的迅猛发展。其后，经由反复的试验和不断的实践，人们终于找到用位置传感器和电子换相线路来代替有刷直流电机的机械换向装置，从而为直流电机的发展开辟了新的途径。 为创造新型直流电机 无刷直流电机带来了气愤但愿。

直流无刷电机的意义

推动了电动汽车的发展，人们对环境和能源的日益关注。加速了世界强国在电动汽车领域的竞争。目前电池技术制约下，如何提高电能效率、提高电动汽车续驶历程，电动汽车行业关注的焦点。无刷直流电机启动转矩大、调速性能好、效率高、能量密度大、过载能力强、性能稳定、平安可靠，电动汽车的理想驱动电机。无刷直流电机的产业化生产，对提高电动汽车性能、促进电动汽车行业发展、使我国电动汽车行业赶超世界先进水平具有积极的促进作用。

直流无刷电机的先进性

另外，通用电机的最大效率点均设计在额定点四周，当负载偏离额定点时，电机效率急剧下降，影响了车辆的续驶里程。 因此电机的起念头能、加速机能、低速时的效率、制动时的能量再生能力、电机的过载能力、电机的能量密度、电机可靠性对电动车辆尤为重要，衡量电动车辆电机的重要指标。开关磁阻电机在低速时具有较大的转矩，但效率偏低，永磁同步电机具有较高的效率，但低速时转矩无法晋升。通用电机的负载特性为恒负载特性，而电动车辆特性为变负载特性，两者特性不匹配，影响了电机出力，进而影响了电动车辆机能。目前电动车辆还没有专用电机可选，只能选用通用电机，如直流串激电机、直流并激电机、永磁直流电机、异步电机等。只有无刷直流电机具备了以上电机的所有长处，具有串激直流电机的低速转矩晋升功能、并激直流电机的调速机能、永磁同步电机的高效特性和接近异步电机的可靠性，非常适合电动车辆的需要。车辆大部门时间处于启动、加速、制动的工作状态，电动车辆主要用于城市交通。无刷直流电机的现状

目前无刷直流电机研究刚刚起步，主要集中在高等学校，如浙江大学、北京航空航天大学、上海交通大学等，均在进行 1.5kw 以下样机的研究试验，清华大学正在做 15KW 电机的样机实验，中科院正在做 28 KW 电机的样机实验。 。无刷直流电机是三种电机的集合，电机发展的高层次产品，代表电机的发展方向。国三种电机的出产分工较为明确，电机分为直流电机、同步电机和异步电机。国际发达国家对无刷直流电机的研制与中国大体相称，但像美国、日本在无刷直流电机控制方面比中国提高前辈。企业中出产高机能、大容量这种电机的厂家还没有，只有出产结构简朴、机能较低、容量在 0.2KW 以下、用于电动自行车电机的厂家。