永磁无刷直流电机的选型

直流有刷/无刷DC电机的优缺点及选型注意事项随着对低能耗、高安全性、高可靠性和精确控制的需求不断提升，工业自动化的工业驱动日趋复杂，需要尖端的电机技术的支持。

本期大讲台将详细解读直流有刷电机和直流无刷电机的优缺点、设计要素等相关内容。

有刷DC电机刷式直流电机是现有历史最久的电机拓扑之一。

它们将固定刷子安装在定子机座上，摩擦转子上的换向片，而后者又连接至旋转的线圈段。

随着电机旋转，不同转子线圈不断连接和断开，这样转子产生的净磁场相对于定子机座就是固定的，且通过定子磁场正确定向，从而产生扭矩。

当换向片旋转过刷子时，这些特定转子线圈段的电触头将会断开。

由于转子线圈是电感的，而电感器生成高回扫电压来抵抗电流变化，因此刷子和断开的换向片之间会产生火花。

这些火花会导致很多负面结果，如电噪声、效率降低，以及某些情况下的危险操作。

此外，刷子必须安装弹簧来抵抗换向片，以确保电接触良好。

这进一步降低了效率，需要定期维护更换刷子。

尽管有诸多劣势，但刷式直流电机有一显著优势：成本。

由于控制刷式直流电机相对简单，因此还广泛用于系统成本是主要驱动因素的应用中。

在使用永久磁性生成定子磁通的拓扑中，产生的速度/扭矩曲线非常有线性特征。

因此，刷式直流电机历来常用于工业伺服应用，速度和扭矩分别与所应用的电压和电流成正比。

但是，半导体器件的跌价使得电源转换和控制的成本降低。

因此，许多直流电机被交流电机所取代，后者带来了效率和可靠性提高等优势。

刷式直流电机的主题多种多样，如直流并联电机和通用电机，两者都使用定子线圈代替永久磁性。

在直流并联电机中，定子线圈与转子电路并联;而在通用电机中，定子线圈与转子串联。

通用电机在家电应用中尤其常用，因为它具有高启动扭矩，可以高速运行。

只需添加串联晶闸管并进行交流相位控制，便可轻松对通用电机进行速度控制。

但是，刷子/换向器结构常见于这些电机类型，因此它们具有标准PM 刷式直流电机相同的劣势。

无刷直流电机（BLDC）。

AGV直流无刷电机选型分析AGV直流无刷电机选型对于AGV的研发来说至关重要，那如何能够恰到好处的选择电机的功率、电机的减速比、笔者分享以下经验可供参考。

电机经减速机、传动链条之后所提供的最大扭矩如果小于克服负载所产生的摩擦力：在这种情况下电机将持续处于过载状态，可能出现减速机滑丝或者电机烧坏的现象，这种情况可能不会立即出现，但时间久了类似的故障不可避免，尤其是减速机滑丝的过程它是个缓慢的过程，减速机一旦滑丝电机必将报废。

电机经减速机、传动链条之后所提供的最大扭矩如果远远大于克服负载所产生的摩擦力：这种情况的下，电机属于资源浪费，电机未能充分的利用且推高了不必要的成本支出，这种情况也是不可接受的。

电机选型分析：所选的电机及减速机首先要能够提供足够的扭矩来克服AGV最大负载时所产生的摩擦力，其次电机的转速经减速机后所能输出的速度能够达到研发人员对AGV最大速度的要求。

以下的参数是需要综合来考虑的：1、电机功率2、电机减速比3、链条的传动比4、驱动轮的直径5、AGV要求的最大速度举例说明：客户要求：单驱动（2个直流无刷电机）、单向移动、负载300KG、要求达到的最大速度为30m/min。

电机转速：电机全速运行时电机的转速。

额定扭矩：电机启动后稳定运行时所能提供的扭矩。

启动扭矩：电机启动瞬间所能提供的最大扭矩。

减速机减速比：减速机减速比，经过减速机后电机速度降低“减速比倍”，输出扭矩增大“减速比倍”。

驱动轮直径：驱动单元驱动轮的直径。

链条传动比：主链轮和从链轮的齿轮数比。

推算过程：100W 电机额定扭矩0.33NM，配20B的减速箱后输出扭矩能到到0.33（额定扭矩）×20（减速比）=6.6NM。

经过主齿轮和从链轮减速比1：1.6 后，轮子的输出扭矩可以达到6.6×1.6=10.56NM.轮子的牵引力F=轮子的力矩/轮子的半径。

所以轮子的牵引力=10.56/0.065=162.5N。

单相和二相无刷直流永磁电动机无刷直流永磁电动机是指一种将直流电能转换成机械能的电机，常常被用在一些需要高效能和高精度的运动控制情况。

相对于传统的直流电机，无刷直流永磁电动机具有更好的性价比、更高的效能、更低的电子噪音和更低的机械振动。

单相无刷直流永磁电动机是指只有一个电子通道（phase）的无刷直流永磁电动机。

在单相无刷直流永磁电动机中，只需要一组电子组合来驱动电机转动，通常只需要一对霍尔传感器来检测电机转子位置。

这种电机比较简单、便宜，因此广泛应用于一些低功率的应用中，如搅拌器、风扇、磨粉机等。

单相无刷直流永磁电动机转子由永磁体和转子芯组成。

永磁体通常由稀土永磁材料制成，可以提供很高的磁通密度和磁场强度。

转子芯通常由铁材料制成，并有从中心向外的几段凸起的转子柱。

转子柱上有一组可以被霍尔传感器探测到的磁极，用于确定电机运转的位置。

当电子通道接通，通过霍尔传感器检测磁体位置的变化，利用驱动器向电机自身提供升压电容，电机产生电动势，转子随后转动，输出所需的力和速度。

单相无刷直流永磁电动机的优点非常明显，如结构简单，成本低，易于维护，而缺点也很明显，其最大缺陷就是输出功率较低，最大输出功率通常在几百瓦左右。

二相无刷直流永磁电动机与单相无刷直流永磁电机相比，由于电子数目的增加，二相电机在输出功率、转矩和效率方面都表现更好，因此更适合用于工业控制和系统自动化。

此外，两个电子通道的同步旋转，可以大大降低电机振动和噪音，并提高整个系统的效率。

总结随着技术的进步和应用广度的扩展，无刷直流永磁电动机已经成为很多行业的核心技术，例如家用电器、车辆和机器人等。

当然，无刷直流永磁电动机中还有许多其他类型，例如三相电机、五相电机和六相电机等。

无论采用何种设计方法，无刷直流永磁电动机的现代化、高精度和高效率的特点都是其广泛应用的主要原因。

直流无刷电机的型号该如何选型一般根据实际的情况（负载、构造尺寸等）选择合适的功率、电压、转速、扭矩以及机身尺寸，然后根据选择的直流无刷电机的具体参数，来匹配无刷驱动器。

直流无刷电机的主要参数有：直流电源电压，额定输出功率，额定负载转矩，额定工作转速以及直流无刷电机的旋转方向有：顺时针，逆时针还是顺逆时针均需要，直流无刷电机的连续工作周期可以按照一定的时间运转，直流无刷电机它所适应的环境：室内，室外，海洋，高压，高温，多湿，腐蚀性气体中，法兰的构造形式有方形和圆形两种构造形式，还有机身长度。

一、选择直流无刷电机的原则是：（1）一定要根据产品机械的负载、启动特性及运行特性，来选择适合这些特性的电机，满足机具在工作过程中的各种要求。

（2）选择和用户的使用环境相适应的防护方式和冷却方式的无刷电机，以便电机发挥更好的效率。

（3）计算和确定合适的电机功率。

通常，电机在设计制造时，在百分之七十五-1百分之100额定负载时，效率高。

因此产品需求的额定功率与采用的电机额定功率差值小，使电动机的功率被充分利用，这样才能既高效率又节能。

（4）选择便于维护的电机，电机的外壳整体便于拆卸，便于维护。

（5）考虑到互换性，尽量选择标准电机，如果产品追求差异化，也可以确定好参数后特殊定制。

（6）要综合考虑电机的转速、极数及电压、kv值。

二、直流无刷电机型号选择，首先应该选择正确的电压，根据客户的需要选择额定的电压来选择无刷驱动器电压参数，注意使用的电压在空载与满载过程中不要超过无刷驱动器所规定的范围。

三、选择直流无刷电机驱动器的峰值电流，选择峰值电流的方法是已知直流无刷电机的额定输入电流，则峰值电流大于等于2倍额定电流。

根据工作环境（如温度、多湿等）来选择，直流无刷电机无刷电机低温度不能低于-20℃，高温度达60℃，也可以做防水处理。

四、还有一个重点的就是电源绝缘的要求，为保证无刷驱动器正常工作，直流无刷电机的霍尔线地线与直流无刷电机绕组线、霍尔地线绕组线与机壳之间绝缘电阻大于100 兆欧500VDC，能承受600VAC/50Hz/1mA/1 秒耐压不被击穿。

ZYT直流永磁电机概述ZYT直流永磁电机采用铁氧体永磁磁铁作为激磁，系封闭自冷式。

作为小功率直流马达可以用在各种驱动装置中做驱动元件。

产品说明（1）产品特点：直流电动机的调速范围宽广，调速特性平滑；直流电动机过载能力较强，热动和制动转矩较大；由于存在换向器，其制造复杂，价格较高。

（2）使用条件：海拔≤4000m；环境温度：-25℃—+40℃；相对湿度≤90%(+25℃时)；允许温升，不超过75K。

型号说明90ZYT08/H1位置表示机座号。

用55、70、90、110和130表示。

其相应机座号外径为55mm、70mm、90mm、110mm和130mm。

表示直流永磁马达。

位置表示铁芯长度。

其中01-49为短铁芯，51-99为长铁芯和101-149为超长铁芯。

位置为派生结构。

其代号用H1、H2、H3……。

安装形式表示单轴伸底脚安装，AA1表示双轴伸底脚安装。

表示单轴伸法兰安装，AA3表示双轴伸法兰安装。

表示单轴伸机壳外圆安装，AA5表示双轴伸机壳外圆安装。

使用条件1.海拔不超过4000米。

2.环境温度：-25度到40度。

3.相对温度：小于等于95度。

4.在海拔不超过1000米时，不超过75K.技术参数以下数值为参考使用，在实际生产时可以根据客户要求调整。

1.型号55ZYZT01-55ZYZ10:转矩毫牛米),速度3000-6000(r/min), 功率20-35(W), 电压24-110(V)，电流（A）和允许逆转速度差150-300(r/min).2. 型号55ZYZT51-55ZYZ76:转矩毫牛米),速度1500-10000(r/min), 功率20-199(W), 电压24-110(V)，电流（A）和允许逆转速度差100-400(r/min).3.. 型号55ZYZT101-55ZYZ105:转矩毫牛米),速度7500-15000(r/min), 功率85-120(W), 电压24-110(V)，电流（A）和允许逆转速度差400-700(r/min).4. 型号70ZYZT01-70ZYZ21:转矩(毫牛米),速度2000-6000(r/min), 功率30-85(W), 电压24-220(V)，电流（A）和允许逆转速度差100-300(r/min).5. 型号70ZYZT51-55ZYZ110:转矩(毫牛米),速度1500-9000(r/min), 功率50-148(W), 电压24-110(V)，电流（A）和允许逆转速度差100-400(r/min).6. 型号90ZYZT01-90ZYZ55:转矩294-510(毫牛米),速度1500-3000(r/min), 功率20-150(W), 电压24-220(V)，电流（A）和允许逆转速度差100-200(r/min).7. 型号90ZYZT101-90ZYZ108:转矩733-796(毫牛米),速度1500-3000(r/min), 功率100-230(W), 电压24-220(V)，电流（A）和允许逆转速度差100-200(r/min).8. 型号110ZYZT01-110ZYZ55:转矩637-1177(毫牛米),速度1500-3000(r/min), 功率185-308(W), 电压24-220(V)，电流（A）和允许逆转速度差100-200(r/min).9. 型号110ZYZT101-110ZYZ156:转矩1274-2230(毫牛米),速度1500-3000(r/min), 功率245-700(W), 电压24-220(V)，电流（A）和允许逆转速度差100-200(r/min).10. 型号130ZYZT01-130ZYZ55:转矩2548-3185(毫牛米),速度1500-3000(r/min), 功率400-1000(W), 电压24-220(V)，电流（A）和允许逆转速度差100-200(r/min).11.型号130ZYZT55-55ZYZ106:转矩3185-3822(毫牛米),速度1500-3000(r/min), 功率600-1200(W), 电压24-220(V)，电流（A）和允许逆转速度差100-200(r/min). 00(r/min),11.型号130ZYZT55-55ZYZ106:转矩3185-3822(毫牛米),速度1500-3000(r/min), 功率600-1200(W), 电压24-220(V)，电流（A）和允许逆转速度差100-200(r/min). 选用永磁直流电动机的一般原则（1）类型的选择宜优先选用效率高、价格便宜、温升低的铁氧体永磁直流电动机。

永磁直流无刷电机和永磁同步电机1. 引言说到电机，很多人可能觉得这就是个硬邦邦的技术话题，其实啊，电机就像我们生活中的小助手，默默为我们的日常服务。

今天，我们就来聊聊两种电机：永磁直流无刷电机（BLDC）和永磁同步电机（PMSM）。

它们都是以“永磁”命名，听起来是不是很高大上？实际上，这两位“电机明星”各有千秋，各有自己的粉丝群体，来，咱们一起深入了解一下它们的故事。

2. 永磁直流无刷电机（BLDC）2.1 什么是BLDC？首先，永磁直流无刷电机就像是一位现代的“高科技小伙”，它的无刷设计让它比传统的有刷电机更加出色。

大家知道，电机里有刷子，像是老古董，容易磨损，还得频繁换，真是让人烦。

可是BLDC就不同了，它彻底告别了刷子，效率高得惊人，使用寿命也大大延长。

听说，有的人用了好几年都没出毛病，简直就像是电机界的“长青树”！2.2 BLDC的应用场景说到应用，BLDC可不是个闲人，简直可以说是无处不在。

无论是电动车、空调，还是咱们常见的吸尘器，甚至是智能手机里的马达，BLDC都有一席之地。

试想一下，当你在炎热的夏天打开空调，清凉的风吹来，那可都是BLDC在默默工作呢！而且，它运行的时候安静得就像小猫咪，让你在家里享受宁静时光。

3. 永磁同步电机（PMSM）3.1 PMSM的特性再来说说永磁同步电机，PMSM也不甘示弱。

它像是一位稳重的绅士，拥有极高的扭矩密度和出色的控制性能。

这位绅士可是电机界的“技术流”，使用的是同步原理，能在各类负载下稳定工作，简直是个全能选手。

很多时候，PMSM被广泛应用在工业领域，比如数控机床、自动化设备等。

它的表现就像一位经验丰富的老手，踏实稳重，给人一种值得信赖的感觉。

3.2 PMSM的优缺点当然，PMSM也有自己的小脾气。

相比BLDC，它的制造成本稍高，毕竟技术含量在那里。

不过，物有所值，使用寿命和运行效率可都是杠杠的，能让你省不少电费呢！这就好比买了个高档手机，虽然贵，但它的性能和体验真心让人满意。

1. 电机的种类与性能分析1.1 、直流电动机有刷直流电动机的主要优点是控制简单、技术成熟。

具有交流电机不可比拟的优良控制特性。

在早期开发的电动汽车上多采用直流电动机，即使到现在，还有一些电动汽车上仍使用直流电动机来驱动。

但由于存在电刷和机械换向器，不但限制了电机过载能力与速度的进一步提高，而且如果长时间运行，势必要经常维护和更换电刷和换向器。

另外，由于损耗存在于转子上，使得散热困难，限制了电机转矩质量比的进一步提高。

鉴于直流电动机存在以上缺陷，在新研制的电动汽车上已基本不采用直流电动机1.2、交流三相感应电动机交流三相感应电动机的基本性能交流三相感应电动机是应用得最广泛的电动机。

其定子和转子采用硅钢片叠压而定子之间没有相互接触的滑环、换向器等部件。

结构简单，运行可靠，经久耐用。

交流感应电动机的功率覆盖面很宽广，转速达到12000〜15000r/min。

可采用空气冷却或液体冷却方式，冷却自由度高。

对环境的适应性好，并能够实现再生反馈制动。

与同样功率的直流电动机相比较，效率较高，质量减轻一半左右，价格便宜，维修方便。

1.3、永磁无刷直流电动机永磁无刷直流电动机的基本性能永磁无刷直流电动机是一种高性能的电动机。

它的最大特点就是具有直流电动机的外特性而没有刷组成的机械接触结构。

加之，它采用永磁体转子，没有励磁损耗：发热的电枢绕组又装在外面的定子上，散热容易，因此，永磁无刷直流电动机没有换向火花，没有无线电干扰，寿命长，运行可靠，维修简便。

此外，它的转速不受机械换向的限制，如果采用空气轴承或磁悬浮轴承，可以在每分钟高达几十万转运行。

永磁无刷直流电动机机系统相比具有更高的能量密度和更高的效率，在电动汽车中有着很好的应用前景。

永磁无刷直流电动机的不足永磁无刷直流电动机受到永磁材料工艺的影响和限制，使得永磁无刷直流电动机的功率范围较小，最大功率仅几十千瓦。

永磁材料在受到振动、高温和过载电流作用时，其导磁性能可能会下降或发生退磁现象，将降低永磁电动机的性能，严重时还会损坏电动机，在使用中必须严格控制，使其不发生过载。

电动自行车用160W永磁无刷直流电机选型及结构参数设计1．综述无刷直流电机既具备交流电机的结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点，又具备直流电机的效率高、无励磁损耗以及调速性能好等诸多特点，非常适合在电动自行车上应用。

电动自行车用160W驱动电机采用的无刷直流电机具有以下优点：⑴结构简单，维护方便。

⑵采用电子换相，工作可靠，电子换相器寿命长。

⑶由于不采用电刷，因此不存在电刷带来的噪音、火花及无线电干扰等问题。

⑷能够方便地实现充油均压密封，作为水下电机使用体积小，重量轻。

⑸绕组位于定子上，转子上为磁钢，定转子仅通过气隙相互联系，易于实现电机的集成设计。

每极每相绕组不是整数的绕组称为分数槽绕组。

电动自行车电机采用分数槽绕组后可具备以下优点：⑴对于多极的无刷直流电机可采用较少的定子槽数，有利于槽满率的提高，进而提高电机性能；电机采用相对较多的极数，可减小转子铁心的磁通量，即可减小转子铁心厚度。

⑵增加绕组的短距和分布效应，改善反电动势的正弦性；⑶每个绕组只绕在一个齿上，缩短了线圈周长和绕组端部伸出长度，减少了用铜材的消耗；⑷从工艺上来看，较少的元件数量可简化嵌线工艺和接线，降低成本，同时线圈间没有重叠，不必相间绝缘；⑸效率上：线圈周长和绕组端部伸出长度较短，电机内阻小，电机铜损少，进而提高了电机效率并降低了温升；⑹降低了齿槽转矩，有利于减少振动和噪声。

2．联合仿真及操作步骤（2011-10-18）ANSOFT公司开发的电磁场数值计算方法的有限分析软件——Maxwell，可提供了一种方便快捷且准确的仿真环境，准确分析电机内部电磁场的分布情况，能自动计算电机的自感、互感、磁链、转矩等参数。

同时，ANSOFT公司还提供另一款电路仿真软件――SIMPLORER，可以搭建BLDC电机驱动系统的瞬态模型，将电磁场仿真与电路、控制系统仿真结合起来，能够有效且真实地对BLDC驱动系统进行仿真研究，为本设计提供相应的理论依据和数据支持。

风机选用三相永磁无刷直流电机设计方案节能减排、高效环保已成为当前国内外共同的主题。

电机作为用电器或者各种机械的动力源，其应用领域已经无处不在，故电机的节能节电具有结构简单，数据转矩大，调速范围宽、效率高、噪音低、可靠性高、使用寿命长、无滑动接触和换相火花等优点，已日益发展为集特种电机、微处理器、控制软件体的机电一体化高科技产品。

三相永磁无刷直流电动机控制电路和生产工艺简单，可靠性好以及噪音低，在航空、航天、家用电器、医疗等行业的风机中获得广泛应用。

近年来，随着三相永磁直流无刷电机应用的电压计功率范围的扩大，在交流供电的风机中应用已经越来越受到人民的关注，为了满足风机的新需求，对三相永磁无刷直流电机的尺寸、齿糟转矩、电磁噪音、运行性等提出了新的要求。

因此，合理的点击设计对较高的电压或者较大功率的三喜爱那个永磁无刷电机有着重要的意义本文以设计的一款10000r/min、300W、4极的三相永磁无刷直流电机为实例，利用Maxwell 2D 建立了这款电机的二维有限公司元仿真模型，给出电机的反电势、气隙磁密喝电磁场的分布情况，分析齿槽转矩、输出转矩，计算空载永磁体磁场谐波等，并在词寄出上试制了样机，完成了有关性能的测试，验证了电磁设计和仿真分析的正确性，为采用三相永磁无刷直流电机进行了节能节电的分析与设计提供一些有意义的参考1.三相永磁无刷直流电机的电磁设计1.1主要技术参数1.2电机的主要尺寸确定电动机的主要尺寸和计算功率、转速、电磁负荷有光其中，Di为定子内径，L为铁芯长度nN为额定转速，ai为极弧系数，取0.7~0.8；P为计算功率，取P=(1.1~1.2)ＸPn;K 为气隙磁场的波形系数，为正弦分布时Kφ=1.11;KW为基波绕组系数，本电磁方案用集中绕组1.3电机永磁材料的选取永磁体材质的性能在一定的程度上决定着电机的尺寸和性能，目前，永磁无刷电机的应用上的磁性材质主要是铁氧体和钕铁硼（1）铁氧体的矫顽力温度系数为0.27%/K,在允许范围温度越高，矫顽里越高；钕铁硼矫顽力温度系数-（0.4~0.7）%/K，通常最高工作温度为150℃，温度稳定性能比铁氧体差（2）钕铁硼是目前磁性能最强的用词材料，其最大的磁能积为铁氧体永磁材质的5~12倍。