無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用
強(qiáng)曼若（上海城市建設(shè)學(xué)院200092）
【摘 要】介紹無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的發(fā)展歷史，根據(jù)其特點(diǎn)，重點(diǎn)分析其應(yīng)用前景，并針對(duì)市場(chǎng)發(fā)展，分析我國(guó)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)開發(fā)現(xiàn)狀和存在問(wèn)題，最后對(duì)其今后發(fā)展進(jìn)行預(yù)測(cè)。
【敘 詞】刷直流電動(dòng)機(jī)發(fā)展史特點(diǎn)．應(yīng)用
1概述
有刷直流電機(jī)以其優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩特性在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是，機(jī)械電刷卻是有刷直流電機(jī)的一個(gè)致命的弱點(diǎn)。為此，早在1917年，boiiger就提出了用整流管代替有刷直流電機(jī)的機(jī)械電刷，從而誕生了無(wú)刷直流電機(jī)的基本思想。1955年，美國(guó)d．harrison等人首次申請(qǐng)了用晶體管換向線路代替有刷直流電機(jī)機(jī)械電刷的專利，標(biāo)志著現(xiàn)代無(wú)刷電機(jī)的誕生。
近40年來(lái)，由于電機(jī)本體及其相關(guān)學(xué)科的迅猛發(fā)展，“無(wú)刷直流電機(jī)”的概念已由最初的具有電子換向的直流電機(jī)發(fā)展到泛指一切具有有刷直流電機(jī)外部特性的電子換向電機(jī)。刷直流電機(jī)的發(fā)展亦使得電機(jī)理論與大功率開關(guān)器件、模擬和數(shù)字專用集成電路、微處理技術(shù)、現(xiàn)代控制理論以及高性能材料的結(jié)合更加緊密。如今無(wú)刷直流電機(jī)集特種電機(jī)、變速機(jī)構(gòu)、檢測(cè)元件、控制軟件與硬件于一體，形成為新一代電動(dòng)伺服系統(tǒng)，且體覡著當(dāng)今應(yīng)用科學(xué)的許多****成果，因此是機(jī)電一體化的高技術(shù)產(chǎn)物。
無(wú)刷直流電機(jī)真正進(jìn)入實(shí)用階段應(yīng)從1978年開始，當(dāng)時(shí)原西德mannesmann公司的indramat分部在漢諾威貿(mào)易博覽會(huì)上，正式推出mac經(jīng)典無(wú)刷直流電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器。80年代在國(guó)際上開展了深入的研究，先后研制成方波無(wú)刷電機(jī)和正弦波無(wú)刷直流電機(jī)，在10多年的時(shí)間里，無(wú)刷直流電機(jī)在國(guó)際上已得到較為充分的發(fā)展，在一些較為發(fā)達(dá)的國(guó)家里，無(wú)刷直流電機(jī)將在未來(lái)的幾年中成為主導(dǎo)電機(jī)，并逐步取代其它類型的電機(jī)。
無(wú)刷直流電機(jī)在近10年里得到迅速推廣應(yīng)用的另一個(gè)原因，是由于電力電子技術(shù)和集成控制技術(shù)高速發(fā)展的結(jié)果，性能優(yōu)良、價(jià)格低廉的電子元器件為制造無(wú)刷直流電機(jī)創(chuàng)造了基本條件。80年代初期，電機(jī)本體與換向驅(qū)動(dòng)電路的價(jià)格比大約為1：10，而當(dāng)今已降至1：1～3，這就為大量推廣應(yīng)用創(chuàng)造了先決條件。
我國(guó)無(wú)刷電機(jī)的研制工作始于70年代初期，主要集中在一些科研院所和高等院校。經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，目前我國(guó)已有幾種系列產(chǎn)品生產(chǎn)，如st系列，ifts系列，asm系列，但仍沒(méi)有制定出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，限于我國(guó)元器件水平及相關(guān)理論與實(shí)踐相結(jié)合的程度還比較低，尤其是制造工藝和加工設(shè)備較國(guó)際水準(zhǔn)差距較大，所以目前我國(guó)無(wú)刷電機(jī)綜合水平仍低于國(guó)際水平，大約相當(dāng)于國(guó)外70年代末80年代初的水準(zhǔn)，有待進(jìn)一步研究和開發(fā)。
2 無(wú)刷直流電機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用
由于無(wú)刷電機(jī)比有刷直流電機(jī)有更多的優(yōu)點(diǎn)（見(jiàn)附表），而且比無(wú)電刷結(jié)構(gòu)的交流電機(jī)又有良好的機(jī)械特性和控制特性，因此具備廣泛應(yīng)用前景。
2.1精密電子設(shè)備和器具領(lǐng)域
由于大多數(shù)電子設(shè)備中電子線路均由直流電源供電，且要求電機(jī)具有調(diào)速、穩(wěn)速、定位控制等特性。因此當(dāng)前大多數(shù)精密設(shè)備中均采用無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制。如計(jì)算機(jī)硬、軟盤驅(qū)動(dòng)，激光打字機(jī)棱鏡驅(qū)動(dòng)，錄相機(jī)鼓驅(qū)動(dòng)，cd唱機(jī)驅(qū)動(dòng)，醫(yī)療診斷ct機(jī)，治療用高速牙鉆，衛(wèi)星上太陽(yáng)能帆板驅(qū)動(dòng)，儀用通風(fēng)機(jī)等。在此領(lǐng)域中的應(yīng)用正在逐步推廣，取代有刷電機(jī)。
2.2工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備領(lǐng)域
目前已應(yīng)用的有高檔數(shù)控加工設(shè)備，已有取代傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的直流和交流電機(jī)的趨勢(shì)。另外在一些工業(yè)加工設(shè)備中也開始推廣應(yīng)用，如工業(yè)縫紉機(jī)、輕印刷機(jī)械、食品加工機(jī)械等。值得密切注意潛在實(shí)用的是工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)控制，由于這種應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)速度、力矩和定位控制均有要求，無(wú)刷電機(jī)是****品種，目前全世界已有100多萬(wàn)臺(tái)各類機(jī)器人，而每年以高于百分之二十速率增長(zhǎng)，對(duì)無(wú)刷電機(jī)的需求量很大。
2.3在汽車和電動(dòng)車輛中的應(yīng)用
現(xiàn)代汽車正朝著豪華型方向發(fā)展，自動(dòng)化程度很高，使用眾多類塑電動(dòng)機(jī)，其中無(wú)刷直流電機(jī)在很多難以維修部件中被采用。
另外，電動(dòng)車作為無(wú)污染的未來(lái)交通工具，受到各國(guó)工業(yè)界的重視，目前正在加大投入，加緊開發(fā)，無(wú)刷直流電機(jī)是最理想的動(dòng)力源，目前首先在電動(dòng)摩托車或電動(dòng)助動(dòng)車使用，已逐 |
