一、無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)
(1)電動(dòng)機(jī)常數(shù)KM。是電動(dòng)機(jī)的一個(gè)品質(zhì)指標(biāo)，單位為N·m／w1／2對(duì)于一個(gè)給定體積的電動(dòng)機(jī)而言，Km值越高，電動(dòng)機(jī)的功率就越大。
(2)電動(dòng)勢(shì)常數(shù)Ke。指在單位轉(zhuǎn)速下電樞繞組所感應(yīng)產(chǎn)生的電壓，Ke=CTφδ。
(3)力矩常數(shù)KT。指在單位電樞電流下所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩，又稱為力矩靈敏度，KT=CTφδ
(4)電氣時(shí)間常數(shù)τe指當(dāng)給電樞繞組施加單位階躍輸入電壓后，電樞電流達(dá)到63％穩(wěn)態(tài)值所需要的時(shí)間。
(5)峰值力矩L。指在冷態(tài)(20℃)條件下，在10s之內(nèi)電樞繞組的溫度不超過(guò)****允許值的情況下，電動(dòng)機(jī)所能安全產(chǎn)生的力矩。當(dāng)然．產(chǎn)生峰值力矩時(shí)也不應(yīng)超出永磁體所允許的****去磁磁動(dòng)勢(shì)。
(6)連續(xù)堵轉(zhuǎn)力矩TCS指在轉(zhuǎn)子被堵轉(zhuǎn)和無(wú)限長(zhǎng)的時(shí)間周期內(nèi)電樞繞組的溫度不超過(guò)****允許值的條件下．電動(dòng)機(jī)所能安全產(chǎn)生的力矩。連續(xù)堵轉(zhuǎn)力矩是在規(guī)定的安裝條件下，如安裝在什么形狀、么尺寸和由什么材料制成的散熱板上測(cè)量得到的數(shù)值。
二、無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)與永磁同步電動(dòng)機(jī)的比較
無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)將電子線路與電機(jī)融為一體，把先進(jìn)的電子技術(shù)、微機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用于電機(jī)領(lǐng)域，是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，促進(jìn)了電機(jī)及控制技術(shù)的發(fā)展。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)屬于永磁式電動(dòng)機(jī)。目前，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中普遍使用的永磁電動(dòng)機(jī)有兩大類．即無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)和永磁同步電動(dòng)機(jī)。這里將兩者的主要區(qū)別進(jìn)行比較，以供參考。
1．設(shè)計(jì)理念
設(shè)計(jì)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的出發(fā)點(diǎn)是用裝有永磁體的轉(zhuǎn)子取代有刷直流電動(dòng)機(jī)的定子磁極，將原直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電樞變?yōu)槎ㄗ�，圖6 13所示為無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)演變示意圖。有刷直流電動(dòng)機(jī)是依靠機(jī)械換向器將直流電流轉(zhuǎn)換為近似梯形波的交流．而B(niǎo)DcM是將方波電流(實(shí)際上也是梯形波)直接輸入定子，其好處就是省去了機(jī)械換向器和電刷，也稱為電子換向。為產(chǎn)生恒定電磁轉(zhuǎn)矩，要求系統(tǒng)向BDcM輸入三相對(duì)稱方波電流，同時(shí)要求BI)cM的每相感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為梯形波，因此也稱BDcM為方波電動(dòng)機(jī)；而設(shè)計(jì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的出發(fā)點(diǎn)是直接用永磁體取代電勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上的勵(lì)磁繞組，以省去勵(lì)磁線圈、滑環(huán)和電刷．
圖6—14所示為永磁同步電動(dòng)機(jī)演變示意圖。PMsM的定子與電勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)基本相同。要求輸入定子的電流仍然是三相正弦的。為產(chǎn)生恒定電磁轉(zhuǎn)矩，要求系統(tǒng)向PMsM輸入三相對(duì)稱正弦電流，同時(shí)要求PMsM的每相感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為正弦波，因此也稱PMsM為正弦波電動(dòng)機(jī)。
2．結(jié)構(gòu)形式
由于氣隙磁密等的波形不同(見(jiàn)圖6—15)。兩者定、轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)均有所差別。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的定子通常采用整距集中繞組，轉(zhuǎn)子永磁體則采用表面瓦片式結(jié)構(gòu)．永磁體厚度均勻；而永磁同步電動(dòng)機(jī)的定子采用短距分布繞組，轉(zhuǎn)子永磁體主要有兩類，即表面永磁體結(jié)構(gòu)和內(nèi)置永磁體結(jié)構(gòu)。這兩種結(jié)構(gòu)均可確保氣隙磁密的波形接近正弦。
3．控制方式
當(dāng)由變頻電源供電時(shí)．永磁同步電動(dòng)機(jī)可在開(kāi)環(huán)控制下調(diào)速運(yùn)行．起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子上無(wú)需另裝起動(dòng)繞組。若轉(zhuǎn)軸上裝有位置傳感器，則可構(gòu)成基于位置反饋、閉環(huán)控制的自控式永磁同步電動(dòng)機(jī)；無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸上一般裝有位置傳感器，并做成自控式。目前，永磁電動(dòng)機(jī)無(wú)傳感器控制技術(shù)也得到了很大的發(fā)展。如BDcM的電動(dòng)機(jī)端電壓檢測(cè)法、定子三次諧波電壓檢測(cè)法和PMsM的電感變化凸極效應(yīng)法、擴(kuò)展卡爾曼濾波狀態(tài)估計(jì)法等。但是，沒(méi)有外加轉(zhuǎn)子位置傳感器，并不意味著不需要檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置，而是不使用額外的裝置，轉(zhuǎn)而采用別的方法來(lái)得到轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，這樣既能降低成本，又能提高可靠性。
4．電磁轉(zhuǎn)矩
永磁同步電動(dòng)機(jī)利用旋轉(zhuǎn)變壓器或旋轉(zhuǎn)編碼器連續(xù)檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置，并根據(jù)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速隨時(shí)調(diào)整定子側(cè)逆變器的控制頻率，以確保定子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)子永磁體磁動(dòng)勢(shì)同步，因此所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩基本上是恒定的；而無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)則僅需檢測(cè)轉(zhuǎn)子的若干位置即可，根據(jù)這些位置便可決定定子側(cè)逆變器開(kāi)關(guān)器件的通斷時(shí)刻，從而保證定子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)在平均意義上與轉(zhuǎn)子永磁體磁動(dòng)勢(shì)同步，因此所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩存在一定的脈動(dòng)。
5．功率密度
從體積和重量角度看。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的功率密度要比永磁同步電動(dòng)機(jī)高，其功率密度一般是永磁同步電動(dòng)機(jī)的]．15倍，這主要?dú)w因于無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是方波電動(dòng)機(jī)．其磁密有效值與幅值的比值要比永磁同步電動(dòng)機(jī)高，單位峰值電流所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩(或輸出功率)較大。
6．應(yīng)用場(chǎng)合
無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是通過(guò)調(diào)節(jié)直流端的電壓來(lái)控制的，故控制系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，價(jià)格較便宜但是由于換向會(huì)引起轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能稍差，調(diào)速范圍也較窄，故多應(yīng)用于對(duì)運(yùn)行性能要求不是很高，體積及重量受限的場(chǎng)合；而永磁同步電動(dòng)機(jī)通常采用正弦波脈寬調(diào)制(sPwM)的變頻電源供電，相對(duì)來(lái)講其控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，價(jià)格較貴，但是它基本上屬于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)式電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小-轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性較高，特別是這種電動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)電磁轉(zhuǎn)矩的矢量控制或直接控制，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能好．因此適用于要求高精度控制和寬調(diào)速范圍的場(chǎng)合。
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