有刷永磁直流電動機以其效率高、單位體積輸出功率大，而得到廣泛的應用。但是這類電機有乙個最大的缺點，就是需要電刷和換向器。永磁直流驅動電動機的國家標準規定，在電動機的壽命期內可以更換兩次電刷。電刷實際上限制了電動機的壽命。電刷和換向器之間的機械摩擦帶來了火花、雜訊、無線電干擾等弱點大大限制了它的進一步發展和應用範圍。為了取代有刷直流電動機這種電刷－換向器結構的機械接觸裝置，人們對此進行了長期的探索。
無刷直流電機的發展和稀土永磁材料及功率電子器件的發展息息相關。20
世紀三十年代，有人開始研製以電子換向取代電刷機械換向的無刷直流電機，但當時，由於受到元器件的限制，沒有發展起來。
1955
年美國的
d.哈里森
(harrison)
等人首次申請了用電晶體換向線路代替有刷直流電動機機械電刷的專利，標誌著現代無刷直流電動機的誕生。隨著半導體技術的飛速發展，人們對
1876
年美國人霍爾發現的霍爾效應再次發生興趣，經過多年努力，終於在
1962
年試製成功了借助霍爾元件換流的無刷直流電動機，從而開創了無刷直流電動機的新紀元。從
60年代末的第一代稀土永磁材料（1：
5型稀土永磁）到
1983
年和第三代稀土永磁材料（釹鋏硼永磁材料）僅僅用了十多年時間。不久前，
50mgo
的永磁材料已在實驗室研製出來。伴隨著高效能永磁材料、微電子技術、自動控制技術和電力電子技術的進步，永磁無刷直流電機得到了迅速發展。由於克服了機械換向裝置的固有缺點，無刷直流電機具有壽命長、調速效能優越，體積小、重量輕、效率高、轉動慣量小、電磁相容性好等諸多優點。
無刷直流電動機因其電樞繞組驅動電流形狀的不同而分為兩種型別：一種是方波永磁同步電動機，其電樞驅動電流為方波(
梯形波)
，通常被稱為無刷直流電機
(brushless dc motor-bldcm)
；另一種是正弦波永磁同步電動機，其電樞驅動電流為正弦波，常稱為無刷同步電機
(permanent magnet synchronous motor-pmsm)
。與pmsm
相比，bldcm
具有明顯的優越性，反饋裝置更簡單，功率密度更高，輸出轉矩更大，控制結構更為簡單，使電機和逆變器各自的潛力得到充分的發揮。因此，無刷直流電機的應用和研究受到了廣泛的重視，憑其技術優勢在許多場合取代了其它種類的電動機。特別是在微特電機領域，在小功率、高轉速的調速領域，無刷直流電機佔據著主要位置。
直流電動機的調速方法有三種：
1、調節電樞供電電壓
u。改變電樞電壓主要是從額定電壓往下降低電樞電壓，從電動機額定轉速向下變速。對於要求在一定範圍內無級平滑調速的系統來說，這種方法可行。電樞電流變化遇到的時間常數較小，能快速響應，但是需要大容量可調直流電源。
2、改變電動機主磁通
φ。改變磁通可以以實現無級平滑調速，但只能減弱磁通，從電動機額定轉速向上調速、屬恆功率調速方法。電樞電流變化時遇到的時間常數要大很多，響應速度較慢．但所需電源容量小。
3、改變電樞迴路電阻
r。在電動機電樞迴路外串電阻進行調速的方法，裝置簡單，操作方便。但是只能有級調速，調速平滑性差，機械特性較軟；在調速電阻上消耗大量電能。改變電阻調速缺點很多，目前很少採用。
自動控制的直流調速系統往往以調壓調速為主，必要時把調壓調速和弱磁調速兩種方法配合起來使用。調壓調速的實現需要有專門的可控直流電源。自20
世紀70
年代以來，電力電子器件迅速發展，研製並生產出多種既能控制其導通又能控制其關斷的效能優良的全控型器件，由它們構成的脈寬調變（
pwm）直流調速系統近年來在中小功率直流傳動中得到了迅猛的發展，與老式的可控直流電源調速系統相比，
pwm調速系統有以下優點：
1、採用全控型器件的
pwm調速系統，其脈寬調變電路的開關頻率高，因此系統的頻帶寬，響應速度快，動態抗擾能力強。
2、由於開關頻率高，僅靠電動機電樞電感的濾波作用就可以獲得脈動很小的直流電流，電樞電流容易連續，系統的低速效能好，穩速精度高，調速範圍寬，同時電動機的損耗和發熱都較小。
3、pwm
系統中，主電路的電力電子器件工作在開關狀態，損耗小，裝置效率高，而且對交流電網的影響小，沒有閘流體整流器對電網的「汙染
」，功率因數高，效率高。
4、主電路所需的功率元件少，線路簡單，控制方便。
目前，受到器件容量的限制，pwm
直流調速系統只用於中、小功率的系統。
無刷直流電動機的轉速設定，取決於速度指令vc
的高低。當
vc設定以後，無論是負載變化、電源電壓變化，還是環境溫度變化，當轉速低於指令轉速時，反饋電壓變小，調製波的占空比就會變大，電樞電流變大，使電動機產生的電磁轉矩增大而產生加速度，直到電動機的實際轉速與指令轉速相等為止；反之，如果電動機實際轉速比指令轉速高時，占空比減小，電樞電流減小，發生減速度，直至實際轉速與指令轉速相等為止。可以說，無刷直流電動機在允許的電網波動範圍內，在允許的過載能力以下，其穩態轉速與指令轉速相差在
1%左右，並可以實現在調速範圍內恆轉矩執行。轉速不受電壓與負載變動的影響
.由於無刷直流電動機的勵磁**於永磁體，沒有激磁損耗的問題,
由於轉子中無交變磁通，其轉子上既無銅耗又無鐵耗，綜合效率比同容量非同步電動機高出
10~20%左右(
依據功率大小而定)。
無刷直流電動機具有高效率、高轉矩、高精度的三高特性,
非常適合使用在
24小時連續運轉的機械
,同時具有體積小
,重量輕
,可作成各種體積形狀
,產品效能超越傳統直流電機的所有優點
,是當今最理想的調速電機。
過去，由於稀土永磁體**比較高等因素，限制了稀土永磁無刷直流電動機的應用領域，但是隨著技術的不斷創新，其**已迅速下降，稀土永磁無刷直流電動機的優勢更加顯現，在儀器儀表領域的運用日益廣泛。無刷直流電動機的優良調速效能、在調速範圍內恆轉矩執行、低電磁干擾等特性使其很適合作為微型取樣幫浦的驅動機構。市場占有率極高的成都氣海機電公司在國內率先推出了配備國際先進無刷直流電機的調速取樣幫浦。經過對取樣幫浦極限工況、長時間交變載荷的考驗，電機在不同轉速下轉矩波動很小，能很好滿足使用要求。
現在儀器領域廣泛應用的氣體取樣幫浦有：
vlc、
vlk、
vby、
vml系列產品，對於排氣口有背壓的系統則多採用
fay、
fml等系列；
現在儀器領域廣泛應用的液體取樣幫浦有：
wny、
wky、
wqy、
wpy系列，這些都是即可抽水又可抽氣的兩用型產品。
上述產品具有以下突出的優點：
一、長壽命。
二、極低的電磁干擾。
三、具有調速效能，在自帶pwm
（脈寬調變）線。
四、能輸出電機轉速反饋訊號（fg)
，實現了對取樣幫浦工況的實時監控，能及時發現問題，更便於自動控制。
五、完善的自我保護功能，在幫浦卡死、過熱等意外情況下能自動停機。
luotf-2016-05
無刷直流電機學習（3）
一.內容 此次學習主要完成了無霍爾感測器的電機的程式的學習理解和相關引數的認識。二.知識點 三段式啟動 三段式啟動是在定時器tim1的中斷處理函式中。由於電機在靜止時反電動勢為0或者反電動勢很低，無法根據反電動勢訊號確定轉子磁極的位置，因此需要等反電動勢能檢測到過0時，再切換至無刷直流電機執行狀態。...
無刷直流電機虛擬中性點分析
對於反電動勢波形平頂寬度為120 的無刷直流電機，由下圖可知，反電動勢 的過零點延遲30 即為換相點。反電動過零硬體檢測一般通過比較相電壓或端電壓的過零點來實現，而檢測相電壓或端電壓，均需要用到電機中點。對於定子繞組星型連線的無刷直流電機，電機中點一般不引出，此時，需要重構電機中點來實現，也就是這裡...
無刷直流電機學習筆記3
本期學習的內容，主要是結合 現代永磁同步控制原理及matlab 一書與網上材料，對三相pmsm座標變換原理，三相電斥源逆變器 pwm 技術的基本原理以及三相 pmsm 向量控制的基本原理進行學習。1.無刷直流電機 bldc 和永磁同步電機 pmsm 的區別，可認為是設計理念中控制方式分別為方波和正弦...