一、無刷直流電動機的主要技術(shù)數(shù)據(jù)
(1)電動機常數(shù)KM。是電動機的一個品質(zhì)指標，單位為N·m／w1／2對于一個給定體積的電動機而言，Km值越高，電動機的功率就越大。
(2)電動勢常數(shù)Ke。指在單位轉(zhuǎn)速下電樞繞組所感應產(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)電氣時間常數(shù)τe指當給電樞繞組施加單位階躍輸入電壓后，電樞電流達到63％穩(wěn)態(tài)值所需要的時間。
(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****允許值的情況下，電動機所能安全產(chǎn)生的力矩。當然．產(chǎn)生峰值力矩時也不應超出永磁體所允許的****去磁磁動勢。
(6)連續(xù)堵轉(zhuǎn)力矩TCS指在轉(zhuǎn)子被堵轉(zhuǎn)和無限長的時間周期內(nèi)電樞繞組的溫度不超過****允許值的條件下．電動機所能安全產(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量得到的數(shù)值。
二、無刷直流電動機與永磁同步電動機的比較
無刷直流電動機將電子線路與電機融為一體，把先進的電子技術(shù)、微機控制技術(shù)應用于電機領域，是典型的機電一體化產(chǎn)品，促進了電機及控制技術(shù)的發(fā)展。無刷直流電動機屬于永磁式電動機。目前，在自動控制系統(tǒng)中普遍使用的永磁電動機有兩大類．即無刷直流電動機和永磁同步電動機。這里將兩者的主要區(qū)別進行比較，以供參考。
1．設計理念
設計無刷直流電動機的出發(fā)點是用裝有永磁體的轉(zhuǎn)子取代有刷直流電動機的定子磁極，將原直流電動機的轉(zhuǎn)子電樞變?yōu)槎ㄗ�，圖6 13所示為無刷直流電動機演變示意圖。有刷直流電動機是依靠機械換向器將直流電流轉(zhuǎn)換為近似梯形波的交流．而BDcM是將方波電流(實際上也是梯形波)直接輸入定子，其好處就是省去了機械換向器和電刷，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輸入三相對稱方波電流，同時要求BI)cM的每相感應電動勢為梯形波，因此也稱BDcM為方波電動機；而設計永磁同步電動機的出發(fā)點是直接用永磁體取代電勵磁同步電動機轉(zhuǎn)子上的勵磁繞組，以省去勵磁線圈、滑環(huán)和電刷．
圖6—14所示為永磁同步電動機演變示意圖。PMsM的定子與電勵磁同步電動機基本相同。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輸入三相對稱正弦電流，同時要求PMsM的每相感應電動勢為正弦波，因此也稱PMsM為正弦波電動機。
2．結(jié)構(gòu)形式
由于氣隙磁密等的波形不同(見圖6—15)。兩者定、轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)均有所差別。無刷直流電動機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；而永磁同步電動機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
當由變頻電源供電時．永磁同步電動機可在開環(huán)控制下調(diào)速運行．起動時轉(zhuǎn)子上無需另裝起動繞組。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機；無刷直流電動機的轉(zhuǎn)軸上一般裝有位置傳感器，并做成自控式。目前，永磁電動機無傳感器控制技術(shù)也得到了很大的發(fā)展。如BDcM的電動機端電壓檢測法、定子三次諧波電壓檢測法和PMsM的電感變化凸極效應法、擴展卡爾曼濾波狀態(tài)估計法等。但是，沒有外加轉(zhuǎn)子位置傳感器，并不意味著不需要檢測轉(zhuǎn)子的位置，而是不使用額外的裝置，轉(zhuǎn)而采用別的方法來得到轉(zhuǎn)子位置信號，這樣既能降低成本，又能提高可靠性。
4．電磁轉(zhuǎn)矩
永磁同步電動機利用旋轉(zhuǎn)變壓器或旋轉(zhuǎn)編碼器連續(xù)檢測轉(zhuǎn)子位置，并根據(jù)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速隨時調(diào)整定子側(cè)逆變器的控制頻率，以確保定子旋轉(zhuǎn)磁動勢與轉(zhuǎn)子永磁體磁動勢同步，因此所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩基本上是恒定的；而無刷直流電動機則僅需檢測轉(zhuǎn)子的若干位置即可，根據(jù)這些位置便可決定定子側(cè)逆變器開關(guān)器件的通斷時刻，從而保證定子旋轉(zhuǎn)磁動勢在平均意義上與轉(zhuǎn)子永磁體磁動勢同步，因此所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩存在一定的脈動。
5．功率密度
從體積和重量角度看。無刷直流電動機的功率密度要比永磁同步電動機高，其功率密度一般是永磁同步電動機的]．15倍，這主要歸因于無刷直流電動機是方波電動機．其磁密有效值與幅值的比值要比永磁同步電動機高，單位峰值電流所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩(或輸出功率)較大。
6．應用場合
無刷直流電動機的轉(zhuǎn)速是通過調(diào)節(jié)直流端的電壓來控制的，故控制系統(tǒng)比較簡單，價格較便宜但是由于換向會引起轉(zhuǎn)矩脈動。使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(tài)性能稍差，調(diào)速范圍也較窄，故多應用于對運行性能要求不是很高，體積及重量受限的場合；而永磁同步電動機通常采用正弦波脈寬調(diào)制(sPwM)的變頻電源供電，相對來講其控制系統(tǒng)較為復雜，價格較貴，但是它基本上屬于旋轉(zhuǎn)磁場式電動機，轉(zhuǎn)矩脈動小-轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性較高，特別是這種電動機可以實現(xiàn)電磁轉(zhuǎn)矩的矢量控制或直接控制，系統(tǒng)動態(tài)性能好．因此適用于要求高精度控制和寬調(diào)速范圍的場合。
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