BLDC與PMSM對(duì)比

一、BLDCM研究現(xiàn)狀

永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)與傳統(tǒng)有刷直流電動(dòng)機(jī)相比, 是用電子換向取代原直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械換向, 并將原有刷直流電動(dòng)機(jī)的定轉(zhuǎn)子顛倒（轉(zhuǎn)子采用永磁體）從而省去了機(jī)械換向器和電刷,，其定子電流為方波, 而且控制較簡(jiǎn)單, 但在低速運(yùn)行時(shí)性能較差, 主要是受轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的影響。

引起轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的因素很多, 主要有以下原因：

（1）電樞反應(yīng)引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)

減弱或克服這種原因造成轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)采用的方法是適當(dāng)增大氣隙, 設(shè)計(jì)磁路時(shí)使電機(jī)在空載時(shí)達(dá)到足夠飽和, 以及電機(jī)選擇瓦形或環(huán)形永磁體徑向勵(lì)磁結(jié)構(gòu)等,。

（2）電流換相引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)

其抑制措施是通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)碾姍C(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)削弱換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的影響, 或采用重疊換相法來(lái)抑制相電流換相引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),。

（3）齒槽效應(yīng)引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，減弱齒槽效應(yīng)最普通的方法是合理地選擇極槽配合, 要么采用斜槽, 或轉(zhuǎn)子采用斜極, 另外還可適當(dāng)增大氣隙, 采用分?jǐn)?shù)槽也有助于減少齒槽轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)如果制造無(wú)槽電機(jī)則是一種最有效的方法,。

（4）電流調(diào)節(jié)誤差引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)

克服這種原因所造成的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)可通過(guò)改進(jìn)電流控制方法來(lái)提高電流控制的精度, 以減小電流脈動(dòng), 從而把由電流調(diào)節(jié)引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)降到最低限度,。不過(guò), 要想找到更精確的電流控制方法, 還需在實(shí)踐中進(jìn)行更深入的探索和研究。

（5）機(jī)械加工因素引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)

譬如, 制造電機(jī)所用材料的不一致性,、轉(zhuǎn)子的偏心,、各相繞組的不對(duì)稱(chēng)等都易引起轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng), 可以采用選擇高質(zhì)量材料, 提高工藝加工水平的辦法來(lái)減弱它的影響。

PMSM的研究現(xiàn)狀

雖然BLDCM比PMSM具有控制簡(jiǎn)單,成本低, 檢測(cè)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn), 但因?yàn)锽LDCM的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)比較大, 鐵心損耗也較大, 所以在低速直接驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合的應(yīng)用中,PMSM的性能比BLDCM及其它交流伺服電動(dòng)機(jī)優(yōu)越得多,。不過(guò)在發(fā)展高性能PMSM中也遇到幾個(gè)“ 瓶頸” 問(wèn)題有待于作更深入的研究和探索,。存在的主要問(wèn)題如下：

（1）PMSM在使用過(guò)程中出現(xiàn)“退磁”現(xiàn)象，而且在低速時(shí)也存在齒槽轉(zhuǎn)矩對(duì)其轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的影響,。

（2）檢側(cè)誤差對(duì)控制器調(diào)節(jié)性能有影響, 發(fā)展高精度的速度及位置檢側(cè)器件和實(shí)現(xiàn)無(wú)傳感器檢測(cè)的方法均可克服這種影響,。

（3）以PMSM作為執(zhí)行元件構(gòu)成的永磁交流伺服系統(tǒng), 由于PMSM本身就是具有一定非線性、強(qiáng)藕合性和時(shí)變性的“ 系統(tǒng)” , 同時(shí)其伺服對(duì)象也存在較強(qiáng)的不確定性和非線性, 加之系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)易受到不同程度的干擾, 因此采用先進(jìn)控制策略, 先進(jìn)的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式如基于控制, 以從整體上提高系統(tǒng)的“ 智能化,、數(shù)字化” 水平, 這應(yīng)是當(dāng)前發(fā)展高性能PMSM,。

二、自控式永磁同步電動(dòng)機(jī)（PMSM）與無(wú)刷直流永磁電動(dòng)機(jī)（BLDCM）的比較

總結(jié)：主要是采用的導(dǎo)通型的三相半橋逆變電路的驅(qū)動(dòng)電源的角度不同,，PMSM采用的是120°導(dǎo)通型,，而B(niǎo)LDCM采用的是180°導(dǎo)通型。

自控式永磁同步電動(dòng)機(jī)（PMSM）與無(wú)刷直流永磁電動(dòng)機(jī)（BLDCM）,，就電動(dòng)機(jī)本體而言,，基本上具有一樣的結(jié)構(gòu)：三相電樞繞組設(shè)置在定子上，永磁體磁極設(shè)置在轉(zhuǎn)子上,。在一般情況下,，我們把采用非橋式逆變電路或120°導(dǎo)通型的三相半橋逆變電路作為驅(qū)動(dòng)電源，給電動(dòng)機(jī)提供矩形波直流驅(qū)動(dòng)電壓：一般情況下，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí),，三相電樞繞組中一相一相輪流接通或兩相兩相輪流接通,，在工作氣隙內(nèi)產(chǎn)生“跳躍式”旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的永磁電動(dòng)機(jī)稱(chēng)為無(wú)刷直流永磁電動(dòng)機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī),。在無(wú)刷直流永磁電動(dòng)機(jī)中,，希望能夠獲得近似于梯形波的氣隙磁場(chǎng)，以便減小電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的力矩脈動(dòng),；把采用180°導(dǎo)通型三相半橋逆變電路作為驅(qū)動(dòng)電源,，借助正弦調(diào)制和空間矢量控制技術(shù)，給電動(dòng)機(jī)提供脈寬調(diào)制的交流驅(qū)動(dòng)電壓,，在工作氣隙內(nèi)產(chǎn)生“連續(xù)式”旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的永磁電動(dòng)機(jī)稱(chēng)為自控式永磁同步電動(dòng)機(jī),。在自控式永磁同步電動(dòng)機(jī)中，希望能夠獲得近似于正弦波的氣隙磁場(chǎng),，以便減小電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的力矩脈動(dòng)

無(wú)刷直流永磁電動(dòng)機(jī)（BLDCM）的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域：

1)    電樞繞組利用不充分,；

2)    希望轉(zhuǎn)子永磁體磁極能在工作氣隙內(nèi)產(chǎn)生接近矩形波或梯形波的磁場(chǎng)；

3)    通常采用霍爾器件作為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子位置傳感器,；

4)    控制電路比較簡(jiǎn)單,；

5)    力矩脈動(dòng)比較大；

6)    控制精度比較低,；

7)    價(jià)格比較便宜,。

無(wú)刷直流永磁電動(dòng)機(jī)（BLDCM）適用于功率等級(jí)在300W以下的單一速度和穩(wěn)定速度運(yùn)行的場(chǎng)合，例如,，計(jì)算機(jī)軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器（FDD）,、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器（HDD）、視聽(tīng)設(shè)備的主軸（SPINDLE）驅(qū)動(dòng),、激光打印機(jī),、電動(dòng)自行車(chē)、汽車(chē)電機(jī),、叉車(chē),、升降機(jī)構(gòu)、電動(dòng)縫紉機(jī),、風(fēng)機(jī),、泵等。

自控式永磁同步電動(dòng)機(jī)（PMSM）的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域：

1)  電樞繞組利用好,；

2)  希望轉(zhuǎn)子永磁體磁極能在工作氣隙內(nèi)產(chǎn)生接近正弦波形的磁場(chǎng),；

3)  通常采用無(wú)接觸式旋轉(zhuǎn)變壓器作為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子位置傳感器；

4)  控制電路比較復(fù)雜,；

5)  力矩脈動(dòng)比較??；

6)  控制精度高、動(dòng)態(tài)性能好,；

7)  價(jià)格比較貴,。

自控式永磁同步電動(dòng)機(jī)（PMSM）適用于功率等級(jí)在500W以上的精密伺服控制系統(tǒng)，例如,，數(shù)控機(jī)床,、紡織機(jī)械、造紙機(jī)械,、精密定位系統(tǒng),、機(jī)器人等。

（《現(xiàn)代無(wú)刷直流永磁電動(dòng)機(jī)的原理和設(shè)計(jì)》 葉金虎）