直流無(wú)刷電機(jī)的誕生和發(fā)展過(guò)程
直流無(wú)刷電機(jī)以其優(yōu)良的特性在傳動(dòng)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，但普通的直流電機(jī)由于需要機(jī)械換相和電刷，可靠性差，需要經(jīng)常維護(hù)；換相時(shí)產(chǎn)生電磁干擾，噪聲大，影響了直流電機(jī)在控制系統(tǒng)中的進(jìn)一步應(yīng)用。為了克服機(jī)械換相帶來(lái)的缺點(diǎn)，以電子換相取代機(jī)械換相的直流無(wú)刷電機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。1955 年美國(guó)D．Harrison 等人首次申請(qǐng)了用晶體管換相電路代替機(jī)械電刷的專利，標(biāo)志著現(xiàn)代直流無(wú)刷電機(jī)的誕生。而電子換相的直流無(wú)刷電機(jī)真正進(jìn)入實(shí)用階段，是在 1978 年的 MAC 經(jīng)典直流無(wú)刷電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器的推出。之后，國(guó)際上對(duì)無(wú)刷電機(jī)進(jìn)行了深入的研究，先后研制成方波無(wú)刷電機(jī)和正弦波直流無(wú)刷電機(jī)。
在結(jié)構(gòu)上，與有刷直流電機(jī)不同，直流無(wú)刷電機(jī)的定子繞組作為電樞，勵(lì)磁繞組由永磁材料所取代。按照流入電樞繞組的電流波形的不同，直流無(wú)刷電機(jī)可分為方波直流電動(dòng)機(jī)（BLDCM）和正弦波直流電動(dòng)機(jī)（PMSM），BLDCM 用電子換相取代了原直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械換相，由永磁材料做轉(zhuǎn)子，省去了電刷；而PMSM 則是用永磁材料取代同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子中的勵(lì)磁繞組，省去了勵(lì)磁繞組、滑環(huán)和電刷。在相同的條件下，驅(qū)動(dòng)電路要獲得方波比較容易，且控制簡(jiǎn)單，因而BLDCM的應(yīng)用較PMSM要廣泛的多。
直流無(wú)刷電機(jī)一般由電子換相電路、轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)電路和電機(jī)本體三部分組成，電子換相電路一般由控制部分和驅(qū)動(dòng)部分組成，而對(duì)轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)一般用位置傳感器來(lái)完成。工作時(shí)，控制器根據(jù)位置傳感器測(cè)得的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置有序的觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路中的各個(gè)功率管，進(jìn)行有序換流，以驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)。
隨著永磁新材料、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及電力電子技術(shù)特別是大功率開關(guān)器件的發(fā)展，無(wú)刷電機(jī)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。直流無(wú)刷電機(jī)已經(jīng)不是專指具有電子換相的直流電機(jī)，而是泛指具有有刷直流電機(jī)外部特性的電子換相電機(jī)。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)不僅保持了傳統(tǒng)直流電機(jī)良好的動(dòng)、靜態(tài)調(diào)速特性，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、易于控制。其應(yīng)用從最初的軍事工業(yè)，向醫(yī)療、信息、航空航天、家電以及工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域迅速發(fā)展。
