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永磁无刷电动机系统发展现状

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永磁无刷电机是微特电机发展趋势

永磁无刷电机是微特电机发展趋势

永磁无刷电机是微特电机发展趋势21世纪微特电机应是高效率低能耗、高出力省材料、高性能高可靠、小尺寸轻重量等，由于磁性材料、电力电子技术、集成电路和计算机的迅速发展，使永磁无刷电机具有上述特点，在市场拉动下它已是微特电机发展趋势。

国外微特电机制造公司，尤其是主要制造商，十分重视永磁无刷电机和驱动控制技术的研究、开发。

电机进行优化设计，合理选择参数，减少力矩脉动和噪音，扩大调速范围；多极集中绕组，减少绕组端部长度，拼块式或铰链式电枢冲片提高槽满率，高效率高性能驱动控制技术的研究，高性能永磁材料的采用，提高了永磁无刷电机效率，节省了材料，缩小了体积，减轻了重量，使永磁无刷电机具有高效节能、高出力省材料、高可靠高性能、体积小重量轻等优点。

通过永磁无刷电机及驱动控制技术的研究、开发，永磁无刷电机技术迅速发展和成熟，国外微特电机主要制造公司都有自己的系列产品，可供用户选用，如美国科尔摩根、德国西门子、日本三菱、松下、安川等公司。

日本三菱永磁交流伺服电机有低惯量、小功率，超低惯量、小功率，中惯量、中功率，超低惯量、中功率，低惯量，中高功率，扁平型、中小功率等七个系列六十二个品种规格，有12个机机号，功率从50W-55kW，电压有200V和400V二种，转速有1000、1500、2000、3000、6000、10000r/min，可带电磁制动器，能满足不同伺服驱动系统的要求。

永磁无刷电机已得到广泛应用，并将进一步拓宽使用领域，需求量越来越大，有力的拉动其发展。

（1）网络领域使用的微特电机，如HDD主轴电机、打印机主轴电机、复印机主轴电机、计算机风机、高档DVD主轴电机都是采用永磁无刷电机，而且是精密永磁无刷电机，由于精度要求高，均采用粘结钕铁硼，日本83%的粘结钕铁硼用于该类永磁无刷电机；电机采用整片电枢冲片，多极集中绕组，外转子结构。

手机用的振动电机，不论是圆柱形还是钮扣式振动电机绝大部分还是采用有刷直流电机，但也有无刷振动电机，目前没有得到广泛使用。

无刷直流电机在国内外的发展与现状

无刷直流电机在国内外的发展与现状

第一章绪论1.1 引言按照电刷的角度，直流电动机可以分为有刷直流电机和无刷直流电机。

直流电动机有调速性能优越、起动性能好、运行效率高等优点，因此被较多的应用于工业生产与人们的日常生活中。

但是传统的直流电动机都采用电刷，通过机械方法进行换向，因此存在较大的机械摩擦，从而带来了噪声污染、火花较多、无线电干扰以及使用寿命较短等弱点，再加上直流电动机制造成本高及后期保养维修比较困难等缺点，因而大大减小了它的使用范围i。

电动机的类型主要分为交流电动机与直流电动机两种。

但传统的直流电动机由于电刷以机械方法进行换相，引入了许多固有的电机运行时的弱点，由此极大的限制了其应用范围。

针对直流电机的一些固有的缺陷目前在工农业的生产过程中，许多场合都采用交流电动机取代了以前的直流电机。

交流同步电机具有良好的运行性能，但其启动性能差；交流感应电机具有结构简单、运行可靠的特点，但其调速性能差ii。

人们在寻求一种更加实用的电机。

随着电力电子的发展与永磁材料的逐步应用，无刷直流电机应运而生。

无刷直流电机主要是改变了传统有刷直流电机的电刷控制结构，采用了电力电子元件进行换相，减少了由于电刷引起的不良效果。

同时也实现了电机的调速。

无刷直流电机和其它电机相比具有高可靠性、高效率、优良的调速性能等诸多优越性iii。

表1-1 从9 个方面的特性对交流异步电机、有刷直流电机和无刷直流电机作了比较。

无刷直流电机的优越性促使它拥有有更大的应用领域，伴随着科技的发展和人们对电机性能要求的逐渐提高，对无刷直流电机的研究已经成为了国内外重点的研究课题。

1.2 无刷直流电机在国内外的发展与现状关于无刷直流电机的发展历史，我们可以追溯到1917 年，Boliger 提出了放弃有刷直流电动机的机械电刷而用整流管代替的理念，进而永磁无刷直流电机的基本思想随之诞生。

到二十世纪30 年代，开始研制用电子换向替代电刷机械换向的直流无刷电动机，并且取得了一定成果。

2023年无刷电机行业市场发展现状

2023年无刷电机行业市场发展现状

2023年无刷电机行业市场发展现状
无刷电机是一种新型的电机类型，它具有能耗低、噪音小、寿命长等优点，在航空航天、电动汽车、工业机械等领域得到了广泛应用。

随着技术不断进步以及对能源、环境和安全性要求的提高，无刷电机在未来有着广阔的市场前景。

目前，全球无刷电机的市场规模已经达到数百亿元，预计到2025年将会突破千亿元。

在主要应用领域中，电动汽车市场将是无刷电机的最大消费市场之一。

随着全球环保法规的加强，电动汽车的销量预计将会不断增加。

而无刷电机由于其高效、低噪音等优势，将成为电动汽车核心零部件之一。

此外，在工业自动化和机器人领域，无刷电机的应用也得到了广泛关注。

在智能家电中，无刷电机的应用也日益增加，例如无刷电机用于洗衣机、空气净化器等产品中，体现了其在日常生活中的实用价值。

国内无刷电机市场也在不断发展壮大，产业链不断完善。

预计到2025年，国内无刷
电机市场规模将会达到数百亿元。

目前，国内无刷电机市场主要由一些大型企业独占，如海尔、美的、格力等。

同时，一些新兴无刷电机企业也在逐渐涌现，如小鹏汽车、瑞尔达电机等。

这些企业在无刷电机技术领域的创新和不断完善产品的性能，使国内无刷电机市场持续快速发展。

总之，随着全球环保意识的增强以及各行业对产品性能的要求不断提高，无刷电机市场前景广阔。

同时，企业应加强技术研发，提高产品品质和竞争力，才能在市场中占据更优势的位置。

永磁无刷直流电动机的发展及应用

永磁无刷直流电动机的发展及应用

与电力 电子 技术 的进 步 。在无 刷直流 电动机 发展 的早 期， 由于 当时大功率开关 器件仅处 于初 级发展 阶段 ， 可 靠性差 ， 价格 昂贵 ， 加上永 磁材料 和驱 动控制技术 水平
６ ２
＜电气开关） ２ １ ． ｏ４ （０ ０ Ｎ ． ）
文章编 号 ： ０ ２ ９ ２ １ ）４— ０ ２— ３ １ ４— ８ Ｘ（０ ０ ０ ０ ６ ０ ０
永磁无刷 直 流 电动 机 的发 展及应 用
陈亚玲
（ 黑龙江煤炭职业技术 学院 ， 黑龙江
摘
双鸭 山 １５０ ） ５ １０
要 ： 绍 了永磁 无刷直流 电动机 的发展 ， 永磁 无刷 直 流 电动机 与其 它 电动机 进行性 能 比较 ， 结 出 了永磁 介 将 总
Ｐｅ ｍ ａ ｎｔＭ ａ ｎｅ ｕ ｈ ｅ ｓＤＣ ｏ ｏ ｒ ｎｅ ｇ ｔＢｒ ｓ ｌｓ Ｍ ｔｒ
Ｃ ＨＥＮ ａ—ｉｇ Ｙ ｌｎ
（ ｅｌ ｇａｇＣ ａ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｏａｉ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ，ｈ ａｇａｈｎ１５ ，ｈｎ ） Ｈ ｉｎｊｎ ｏｌ ｏｅｅｏ ｃｔ ｎａｄＴ ｃｎｌ ｙ Ｓｕｎｙｓａ ５ ０ ｃｉａ ｏ ｉ ｌ Ｖ ｏ ｏ １ ０
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅｄ ｖ ｌｐ ｎ ｆａｐ ｒ ｎ ｎ ｇ ｅ ｂ ｕｈｅ ｓＤＣ ｍｏｏ ｒｓｎｅ ． ｈ ｅ ｏｍａ ｃ ｆｔｅｐ ｒ ａ ｅ ｔ ｓｒ ｃ ： ｈ ｅｅｏ ｍｅ ｔ ｅｍａ ｅ ｔ ｏ ｍａ ｎ ｔ ｒ ｓｌｓ ｔ ｉ ｐ ｅｅ ｔｄ Ｔ ｅｐ ｒ ｒ ｎ ｅｏ ｅ ｎ ｎ ｒｓ ｆ ｈ ｍ
的 限制 ， 无刷直 流 电动 机 自发 明 的一个 相 当长 时 使得
间内， 性能都不理想 ， 只能停 留在实验室阶段， 无法推 广使用。１ ０年以来 ， ９ ７ 随着电力半导体工业 的飞速发 展 ， 多新型 的全控型半 导体功 率器件 （ Ｇ Ｒ、 Ｓ 许 如 Ｔ ＭＯ －

（毕业论文）永磁无刷直流电机论文

（毕业论文）永磁无刷直流电机论文

小功率永磁无刷直流电动机的设计和仿真研究摘要永磁无刷直流电动机是把电机、电子和稀土材料的高新技术产品发展紧密的结合在一起的新型电机，它具有单位体积转矩高、重量轻、转矩惯量小、控制简单、能耗少和调速性能好等优点，因而在航天航空、数控机床、机器人、汽车、计算机外围设备、军事等领域及家用电器等方面都获得了广泛的应用。

因此，设计性能优异的永磁无刷直流电机具有重要的理论意义和应用价值。

本论文系统的研究了35w小功率永磁无刷直流电机的本体设计，包括设计方法、有限元分析、性能计算、软件仿真等。

本文主要的研究内容如下：1、综述了永磁无刷直流电机的研究现状、存在问题和发展前景，分析了永磁无刷直流电机的基本理论。

2、建立永磁无刷直流电机的数学模型，先利用解析法对该电机进行电磁设计，然后利用有限元法对电机进行优化。

3、基于星形连接三相三状态的控制电路，利用Infolytic公司的MagNet电磁场分析软件建立了永磁无刷直流电机的有限元分析模型，仿真分析其静态气隙磁场分布及动态带负载时的电机特性。

并将软件仿真所得结果与设计计算结果进行比较分析，验证了设计方法的正确性。

关键词：电机设计，无刷直流电动机，有限元分析，稳态特性第一章绪论1．1永磁无刷直流电动机的发展状况永磁无刷直流电动机是一种新型的电动机，其应用广泛，相关技术仍然在不断的发展中，该类电动机的发展充分体现了现代电动机理论、电力电子技术和永磁材料的发展过程。

其中，永磁材料、大功率开关器件、高性能微处理器等的快速发展对永磁无刷直流电动机的进步功不可没。

1821年9月，法拉第建立的世界上第一台电机就是永磁电机，自此奠定了现代电机的基本理论基础。

十九世纪四十年代，人们研制成功了第一台直流电动机。

1873年，有刷直流电动机正式投入商业应用。

从此以后，有刷直流电动机就以其优良的转矩特性在运动控制领域得到了广泛的应用，占据了极其重要的地位。

随着生产的发展和应用领域的扩大，对直流电动机的要求也越来越高。

无刷电机行业发展现状与未来趋势分析 市场前景广阔

无刷电机行业发展现状与未来趋势分析 市场前景广阔

无刷电机行业发展现状与未来趋势分析市场前景广阔无刷电机行业发展现状电机是一种利用电和磁的相互作用实现能量转换和传递的电磁机械装置，广义的电机包括电动机和发电机。

电动机从电系统吸收电能，向机械系统输出机械能，各种类型的电动机广泛应用于国民经济各部门以及家用电器中，主要作为驱动各种机械设备的动力；发电机从机械系统吸收机械能，向电系统输出电能，发电机和其他相关设备的技术进步，使人们能够利用热能、水能、核能以及风能、太阳能、生物质能等能源发电，向国民经济各部门和广大城乡居民提供必需的电能。

我国电机行业经过多年的发展，已经形成了一定的产业基础和行业格局，并达到了一定的生产规模，行业进入的壁垒比前期已经显著提高。

据国家统计局统计数据显示，2016年，我国电机制造行业企业数量为2849家。

图表1：2011-2017年我国电机制造行业企业规模情况（单位：家，%）资料来源：国家统计局前瞻产业研究院整理2010-2016年，我国电机制造行业销售收入逐年快速增长。

2016年电机制造行业收入为8786.7亿元，同比增长8.4%。

图表2：2010-2017年我国电机制造行业销售收入变化情况（单位：亿元，%）资料来源：国家统计局前瞻产业研究院整理在整个电机行业中，交流电机占据着产量的绝大部分。

具体数据来看，2008年-2016年，我国交流电动机产量增速受宏观经济影响，波动较为明显。

2016年，我国交流电动机产量为2.78亿千瓦，同比下降1.7%。

图表3：2010-2017年我国交流电动机产量及同比增速（单位：万千瓦，%）资料来源：国家统计局前瞻产业研究院整理无数电机是电机行业的“新人”，进入国内的历史并不长，并且价格较有刷电机高，但由于无刷电机优势明显，发展势头可谓迅猛。

进入中国以后，便迅速被家电、汽车、轮船和机械等行业所青睐，并在各个行业中占据一席之地，飞速发展。

据国家统计局统计，2010年以来，无刷电机行业收入连年增加，2016年为189.2亿元，同比增长22.3%。

稀土永磁无刷直流电动机应用领域与市场前景

稀土永磁无刷直流电动机应用领域与市场前景

自二十世纪九十年代以后，人类更加关注环境保护，节约能源及国民经济的可持续发展。

随着现代微电子技术、电力电子技术、传感器技术、精密机械技术、自动控制技术、微型计算机技术及人工智能技术等高新技术的发展，以机械为主体的工业、民用产品不断采用高新技术，并向自动化和智能化方向发展。

相应对电动机的要求从过去简单的启动控制、提供动力，发展到要求对转速、位置、转矩等精确控制，以使驱动机械运动达到预定的技术性能，从而促进了电动机与电子产品结合成密不可分的机电一体化产品的发展。

而永磁直流无刷电动机就是这种产品的典型之一。

无刷直流电机发展至今已有40余年历史。

由于它具有的一系列优点，首先在军事领域获得应用。

自二十世纪80年代开始，国外发达国家在民用领域推广、并形成无刷直流电动机及驱动器件的规模化产业。

根据美国《加利福尼亚电机技术趋势》文献中的《电机和驱动器的世界范围生产及无刷直流电机市场报告》提供的数据。

1996年，全球电机产量48亿台，产值666亿美元；无刷直流电机占17%为113.22亿美元，其中电机产值75.56亿美元，驱动器产值37.66亿美元。

按预定的8.4%的年综合增长率(CAGR)，在2001年全球电机产量预计达73亿台，产值960亿美元(含驱动器)；无刷直流电机市场占有率将达到25%，为24亿美元，其中电机产值154亿美元，驱动器产值86亿美元。

预计2001年三相交流电机的销售额将低于无刷直流电机，为137亿美元，而变频驱动器为208.6亿美元。

说明了无刷直流电机及驱动器市场增长的势头。

全球无刷直流电机生产基地主要在日本、北美、欧洲和亚太地区。

细分这些地区的产值、产量如表所示：2001年预测日本在无刷直流电机总产值方面略有下降，但是仍维持全球三相交流电机产值19%的占有率即26.03亿美元。

大大低于无刷直流电机的总产值92.39亿美元。

显然，日本生产厂已大鑫转向采用无刷直流电机技术。

从产品构成上分析，日本大批量生产办公设备和家用电器类应用的无刷直流电机，并占据此领域的市场；欧洲厂家主要亲倾向于工厂自动化，电机功率较大，生产批量不大，应用行业广泛。

无刷直流电动机的发展现状

无刷直流电动机的发展现状

无刷直流电动机的发展现状无刷直流电动机的发展现状：无刷电动机的诞生标志是1955年美国D．Harrison等人首次申请了用晶体管换相电路代替机械电刷的专利。

而电子换相的无刷直流电动机真正进入实用阶段，是在1978年的MAC经典无刷直流电动机及其驱动器的推出。

之后，国际上对无刷直流电动机进行了深入的研究，先后研制成方波无刷电机和正弦波直流无刷电机。

20多年以来，随着永磁新材料、微电子技术、自动控制技术以及电力电子技术特别是大功率开关器件的发展，无刷电动机得到了长足的发展。

无刷直流电动机已经不是专指具有电子换相的直流电机，而是泛指具有有刷直流电动机外部特性的电子换相电机。

直流电动机以其优良的转矩特性在运动控制领域得到了广泛的应用，但普通的直流电动机由于需要机械换相和电刷，可靠性差，需要经常维护；换相时产生电磁干扰，噪声大，影响了直流电动机在控制系统中的进一步应用。

为了克服机械换相带来的缺点，以电子换相取代机械换相的无刷电机应运而生。

1955年美国D．Harrison等人首次申请了用晶体管换相电路代替机械电刷的专利，标志着现代无刷电动机的诞生。

而电子换相的无刷直流电动机真正进入实用阶段，是在1978年的MAC经典无刷直流电动机及其驱动器的推出。

之后，国际上对无刷直流电动机进行了深入的研究，先后研制成方波无刷电机和正弦波直流无刷电机。

20多年以来，随着永磁新材料、微电子技术、自动控制技术以及电力电子技术特别是大功率开关器件的发展，无刷电动机得到了长足的发展。

无刷直流电动机已经不是专指具有电子换相的直流电机，而是泛指具有有刷直流电动机外部特性的电子换相电机。

无刷直流电动机不仅保持了传统直流电动机良好的动、静态调速特性，且结构简单、运行可*、易于控制。

其应用从最初的军事工业，向航空航天、医疗、信息、家电以及工业自动化领域迅速发展。

在结构上，与有刷直流电动机不同，无刷直流电动机的定子绕组作为电枢，励磁绕组由永磁材料所取代。

浅析永磁同步电动机及其调速系统的现状和发展

浅析永磁同步电动机及其调速系统的现状和发展

浅析永磁同步电动机及其调速系统的现状和发展【摘要】电动机作为电能与机械能转换的媒介，近年来得到了广泛的应用和发展，特别是稀土永磁的出现，导致永磁电机的性能得到了很大提升。

目前，永磁同步电动机在生产生活和航空航天等领域中得到广泛应用。

本章的介绍了其相关概况，重点阐述了调速系统的现状和发展趋势，希望可以推动永磁同步电动机的发展。

【关键词】永磁同步电动机；调速系统；现状；发展1 对永磁同步电动机的简述永磁同步电动机主要由定子、永久磁钢转子、位置传感器、电子换向开关等构成。

和直流电机相比不具备换向器和电刷等。

和异步电动机相比，它由于不需要无功励磁电流，因而效率高，功率因数高，力矩惯量比大，定子电流和定子电阻损耗减小，且转子参数可测、控制性能好。

和普通同步电动机相比，它省去了励磁装置，简化了结构，提高了效率。

永磁同步电动机主要用于要求响应快速、调速范围宽、定位准确的高性能伺服传动系统和直流电机的更新替代电机。

我国有“稀土王国”之称，稀土永磁材料的储量非常丰富，因此，对我国来说，研究和发展永磁同步电动机有着很好的优势和应用前景。

2 永磁同步电动机调速系统现状2.1 恒压频比控制恒压频比控制是一种开环控制。

它根据系统的给定，利用空间矢量脉宽调制转化为期望的输出电压进行控制，使电动机以一定的转速运转。

在一些动态性能要求不高的场所，由于开环变压变频控制方式简单，至今仍普遍用于一般的调速系统中，但因其依据电动机的稳态模型，无法获得理想的动态控制性能，因此必须依据电动机的动态数学模型。

永磁同步电动机的动态数学模型为非线性、多变量，它含有ω与id或iq的乘积项，因此要得到精确的动态控制性能，必须对ω和id，iq解耦。

近年来，研究各种非线性控制器用于解决永磁同步电动机的非线性特性。

2.2 矢量控制矢量控制也称为磁场定向控制，是由德国西门子公司的Blashkez等人在1971针对异步电动机提出的。

其基本的思路是在普通的三相交流电动机上模拟直流电机转矩的控制规律，然后经过坐标变换，将三相交流电动机的的磁通分解为类似直流电动机的励磁分量和转矩分量，模拟对直流电动机的控制方法来对三相交流电动机的动态转矩进行控制。

无刷直流电机发展现状

无刷直流电机发展现状

无刷直流电机发展现状
无刷直流电机是一种以固态电子技术为基础的电机，与传统的有刷直流电机相比，无刷直流电机具有更高的效率、更高的功率密度和更长的寿命。

因此，在近年来，无刷直流电机在许多领域得到了广泛应用，如汽车、航空航天、家电等。

在汽车领域，无刷直流电机被广泛应用于电动车辆的驱动系统中。

它们可以提供高效率的动力输出，同时具有较小的尺寸和重量。

随着电动车市场的快速发展，对于无刷直流电机的需求也在不断增加。

在航空航天领域，无刷直流电机被广泛应用于无人机、航天器和飞机的电动推进系统中。

无刷直流电机的高效率和良好的动力输出特性可以提供可靠的动力系统，同时减小了航空器重量，提高了飞行性能。

在家电领域，无刷直流电机广泛应用于洗衣机、冰箱、空调等产品中。

它们不仅具有低噪音、高效率的特点，还可以通过智能控制系统实现精确的调速和控制，提高产品的性能和使用体验。

未来，随着新能源领域的发展和智能家居的普及，对于无刷直流电机的需求将进一步增加。

同时，相关技术的不断创新和进步，如高性能材料的应用、智能控制系统的改进等，也将进一步推动无刷直流电机的发展。

无刷直流电机有望在更多领域发挥作用，带来更多的创新和进步。

无刷直流电动机的发展现状和质量特点

无刷直流电动机的发展现状和质量特点
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ห้องสมุดไป่ตู้无刷直流电动机的发展现状和质量特点
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使用了许多的无刷直流电动机。随着现代军事装备
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的发展， 对军用微特电机提出高性能、 高精度、 高可
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作为新型机电一体化产品无刷直流电动机其鲜明的技术特征得到家电业界的广泛认同无刷直流电动机在较大的转速范围内可以获得较高的效率更适合家电的需要因此其应用面不断扩大用量也大幅提高甚至是数以亿台计
综! 述 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !""# 年第 $ 期% % "#$%&#’( )"*&"+ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! !! " " " " " " 龚春雨， 施进浩 " （ 中国电子科技集团公司第 "& 研究所， 上海 "##"’’ ） " " " ’() *+,,)-. /)0)1234)-. 56.+7.62- 7-8 9+716.: 5.7.+; 2< =,+;(1);; /* >2.2, " " !"#! $%&’ % (&， )*+ ,-’ % %./ " " （ ()* "& +,-,./01 23-45464, 637,/ 89:8 ， ;1.3<1.5 "##"’’ ， 8153.） " " " ! ! 摘! 要： 综述了无刷直流电动机的发展及现状， 总结了 L#M ， 并以每年 KM 的速度增长。微特电机日益成 " " 这类电机的技术特征及应用领域。就其质量问题进行了详 为广泛应用于自动化、 家电、 电子信息产业、 航空航 " 细分析及探讨， 并提出了无刷直流电动机的发展对策。 天和现代军事装备等领域的重要基础元件， 数量和 " 关键词： 无刷直流电动机； 机电一体化； 质量 " 品种发展很快， 其中尤以无刷直流电动机的增长最 中图分类号： ’>&&% % 文献标识码： ? " 为迅速， 近年来正在以每年大约 &KM 的比例增加。 " 文章编号： @""A B C"@$ （ !""# ） "$ B ""&$ B "! " 无刷直流电动机是电机技术和电子技术结合的 ?D;.,7E.： :1, )/5<53 .37 41, =/,-,34 -546.45)3 )> ?/6-1@,-" 机电一体化新型微电机。无刷电动机的主要特征是 " A8 B)4)/ C,/, )D,/D5,C,7 53 415- =.=,/* 24- 4,013)@)<E >,.4/6, " .37 41, .==@50.45)3 >5,@7 C,/, 534/)760,7* F3.@E-5- .37 75-06-G 具有与普通有刷直流电动机相似的机械特性， 以及 " 以电子换向电路代替机械换向结构。它除了具有调 " -5)3 )> 41, H6.@54E )> ?/6-1@,-- A8 B)4)/ C,/, 0.//5,7 )64* :1, " 7,D,@)=B,34 4/,37 .37 I,E-4)3, )> ?/6-1@,-- A8 B)4)/ C,/, 速范围宽、 起动力矩大、 效率高等优点以外， 还具有 " =)534,7 )64* 如下特点： " " F):G2,8;： ?/6-1@,-- A8 B)4)/； B,01.4/)350-； H6.@54E 采用电子驱动控制器 （& ）与电子技术相结合， " 实现电子换向代替机械接触换向， 没有电刷和换向 " @ 引% 言 " 器的电气接触火花和磨损， 电磁干扰小， 可工作于高 " 无刷直流电动机是随着电子技术发展而出现的 " 速， 电机运行稳定， 寿命长， 工作可靠性高。 " 机电一体化电机， 是现代电子技术、 控制理论和电机 定子为电枢绕组， 定子绕组与 （ " ）电机结构上， " 技术相结合的产物。无刷直流电动机采用霍尔元件 " 机壳相接触， 散热面积大， 散热效果好。永磁材料作 " 等作位置传感器， 代替有刷直流电机的换向器和电 转子， 无通电绕组， 几乎无损耗和发热， 效率高。 " 以电子换向取代机械换向， 同时具有有刷直 " 刷部分， （ ’ ）电子线路部分与电机本体分开， 实现对电 " 流电机的外部特性。普通直流电机通过电刷进行机 动机的良好控制。如可以不改变电源总线电压， 通 " 换向时产生电磁干扰， 噪声大， 电刷的损耗 " 械换向， 过改变逻辑信号顺序， 实现电机的正 N 反转， 通过改 ! " 也造成电机的可靠性差， 为了克服机械换向带来的 ! " 变逻辑部分 OPQ 的占空比， 实现电机的调速控制； ! 缺点， 无刷直流电动机应运而生。 " 通过位置传感器可实现速度闭环， 使电动机在一定 ! 国外对无刷直流电动机的研究较早， 在 "# 世纪 ! " 速度下稳定运行。 无" 刷" J# 年代初就已经开始正式生产和应用了。"# 多年 有腐蚀性气体介质和液 （ R ）可工作于高真空、 直" 以来， 随着永磁新材料、 微电子技术、 自动控制技术 流" 体介质等特殊环境中， 例如宇航设备。 电" 以及电力电子技术的进步， 无刷直流电动机得到了 （ K ）与数字化技术、 现代控制理论结合， 有较好 动 " 很大的发展。国内在这方面起步稍晚， 但最近已逐 机 的可控性， 调速范围宽， 使电机向智能化方向发展。 的" 渐与国际水平缩小了技术差距， 生产和应用规模也 发" 无刷直流电动机正在高性能的应用领域内逐步 展" 快速增长。 现" 取代其它类型电机， 占据主导地位是一个不可逆转 状" 的趋势。 和 ! 发展现状 质" 宇航和军事装备领域属于高科技产业， 技术含 量" "##K 年全球微特电机产量为 J# 多亿台， 其中 特" 量高。在航空航天领域， 由于高真空， 无刷直流电动 点" 我国 （ 包 括 台 湾、 香 港 地 区） 总产量高达全球的 机的优势是最明显的。如宇宙飞船中用的各种泵， "

稀土永磁电机发展现状与市场预测

稀土永磁电机发展现状与市场预测

稀土永磁电机发展现状与市场预测全国稀土永磁电机协作网众所周知，电机是以磁场为媒介进行电能与机械能相互转换的电力机械。

磁场可以由电流励磁产生，也可以由永磁体产生。

但一般的永磁体,由于磁能密度低，因而所建立的能量转换所必需的气隙磁场强度也较低，所以只能制造一些容量小的永磁电机，如目前大量生产的铁氧体永磁电机。

高性能稀土永磁材料，特别是钕铁硼永磁问世后，情况发生了重大变化。

高性能钕铁硼磁体产生的磁场，不仅可以达到电流励磁所产生的磁场强度，而且还远远超过电流励磁，因而可以制造出数千kW的大中型电机。

高性能稀土永磁电机是许多新技术、高技术产业的基础。

它与电力电子技术和微电子控制技术相结合，可以制造出各种性能优异的机电一体化产品，如数控机床，加工中心，柔性生产线，机器人，电动车，高性能家用电器，计算机等等。

稀土永磁电机最显著的性能特点是轻型化、高性能化、高效节能。

采用稀土永磁体可以明显减轻电机重量，缩小体积。

例如10kW发电机，常规发电机重量为220kg，而永磁发电机重量仅为92kg，相当于常规发电机重量的45.8％。

又如计算机磁盘驱动器，上个世纪60年代采用铁氧体，尺寸为14in，而采用钕铁硼后只有3.5in，现在己达到2.5in。

再如，德国制成的六相变频电源供电的1095kW、230r／min稀土永磁电动机，用于舰船的推进，与过去使用的直流电动机相比，体积减少60％左右，总损耗降低20％左右，而且省去了电刷和换向器，维护方便。

荷兰菲利蒲公司以70W微电机作过比较，稀土永磁电机体积为电流励磁电机的1/4，为铁氧体励磁电机的1/2。

总之，稀土永磁电机轻型化，是个非常明显的特点。

高性能化也是稀土永磁电机的突出优点，有些性能是传统标准电机所不能及的。

例如，数控机床用稀土永磁伺服电机，调速比高达1：10000。

稀土永磁电机可以实现精密控制驱动，转速控制精度可达到0.1‰，在机械特性方面，稀土永磁电机可以实现低速大转矩运行，可在负载转矩下直接起动。

无刷直流电机发展现状

无刷直流电机发展现状

无刷直流电机发展现状
无刷直流电机是一种新型的驱动电机，它采用了先进的磁体材料和控制技术，具有高效率、高功率密度、高可靠性和低噪音等优点，正在逐渐替代传统的有刷直流电机成为各种电动设备的首选驱动方案。

目前，无刷直流电机的发展已经取得了较大的突破，主要体现在以下几个方面：
1. 磁体材料的进步：无刷直流电机的关键部件之一是磁体，目前已经出现了磁能产品更高的高能磁体材料，使得无刷直流电机的磁性能有了巨大的提升。

这种磁体具有高磁能积、高饱和磁感应强度和低磁衰减等优点，能够大幅度提高无刷直流电机的效率和功率密度。

2. 控制技术的创新：无刷直流电机的运行依赖于精确的电流控制，传统的电流控制方法存在效率低、热损失大等问题。

随着高性能功率半导体器件的不断发展，现代电流控制技术如矢量控制、无传感器控制等被应用于无刷直流电机中，实现了高效率、高动态响应和低噪音等优势。

3. 结构设计的改进：为了满足不同应用场景的需求，无刷直流电机的结构也在不断改进。

例如，一些无刷直流电机采用了外转子结构，可以提高电机旋转的稳定性和动态响应性能。

另外，一些无刷直流电机还采用了双径向磁轴承和永磁同步轴承等新型轴承结构，实现了更高的转速和更长的使用寿命。

4. 应用市场的扩大：无刷直流电机的发展得益于电动化趋势和新能源行业的快速发展，目前已经广泛应用于电动汽车、工业自动化、机器人等领域。

随着电动汽车市场的快速增长和新能源政策的推进，无刷直流电机的需求也将进一步扩大。

总之，无刷直流电机作为一种高效、可靠、低噪音的驱动电机，正在成为电动设备的主流选择。

随着相关技术的不断创新和应用市场的扩大，相信无刷直流电机的发展前景将更加广阔。

2024年永磁直流电动机市场发展现状

2024年永磁直流电动机市场发展现状

2024年永磁直流电动机市场发展现状引言永磁直流电动机是一种采用永磁体作为励磁源的直流电动机。

由于其高效率、高起动力矩和广泛的速度调节范围等优点，永磁直流电动机在工业、交通运输、家电等领域得到了广泛应用。

本文将对2024年永磁直流电动机市场发展现状进行分析和总结。

市场规模当前，永磁直流电动机市场规模不断扩大。

随着电动汽车、新能源车的普及，永磁直流电动机需求量大幅增加。

根据市场研究数据显示，永磁直流电动机市场的年复合增长率在10%左右，预计在未来几年内将保持快速增长。

应用领域永磁直流电动机广泛应用于多个领域。

工业领域在工业领域，永磁直流电动机主要用于机床、风力发电、水泵、压缩机等设备中。

其高效率和低噪音特性使其成为工业设备的理想选择。

交通运输领域永磁直流电动机在交通运输领域的应用越来越广泛。

电动汽车和混合动力车的普及推动了永磁直流电动机市场的增长。

此外，永磁直流电动机也用于电动自行车、电动摩托车等交通工具中。

家电领域永磁直流电动机在家电领域的应用主要集中在空调、洗衣机、冰箱等大型家电上。

其高效率和稳定性能使得家电具备更好的性能和节能效果。

技术发展趋势随着科技的不断进步，永磁直流电动机的技术也在不断发展。

以下是一些技术发展趋势：磁材料的改进提高磁材料的磁性能，可以提高永磁直流电动机的效率和性能。

新型磁材料的应用将推动永磁直流电动机的发展。

控制技术的进步控制技术的进步可以提高永磁直流电动机的速度调节范围和响应速度。

随着控制器的不断改进，永磁直流电动机的性能将得到进一步提升。

一体化设计一体化设计可以减少永磁直流电动机的体积和重量，提高其安装和使用的便利性。

未来，一体化设计将成为永磁直流电动机的发展方向。

挑战与机遇永磁直流电动机市场虽然前景广阔，但也面临一些挑战。

竞争激烈永磁直流电动机市场竞争激烈，市场上存在大量的厂商。

如何在激烈的竞争中脱颖而出是一个难题。

环保压力随着环保意识的提高，对于永磁直流电动机的环境友好性要求也越来越高。

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永磁无刷电动机系统发展现状 莫会成 （西安微电机研究所,西安 710077）

来源：永磁电机会议论文集，编辑：闫晶芬 摘要：永磁无刷电动机系统是以电机为控制对象，以控制器为核心，以电力电子功率变换装置为执行机构的电气传动控制系统。随着电机技术、控制理论、数字脉宽调制技术、新材料技术、微电子技术及现代控制技术的进步，伺服系统经历了从步进伺服到直流伺服，进而到永磁无刷电机伺服系统的发展历程，目前已成为电机控制技术的主流方向。 1 系统组成 永磁无刷电动机系统是根据位置、速度和转矩等反馈信息构成的控制系统，由永磁无刷电动机、传感（传感器）和驱动器三部分组成（见图1）。系统有开环运行、转矩控制、速度控制和位置控制4种基本运行方式，见图2~图5。其中图4和图5是用于高精度的控制系统，如数控机床的进给驱动等。

图1 永磁无刷电动机系统方框图 图2 开环运行方框图

图3 转矩控制系统方框图图 图4 速度控制系统方框图 永磁无刷电动机是通过电子电路换相或电流控制的永磁电动机。永磁无刷电动机有正弦波驱动和方波驱动两种型式：驱动电流为矩形波的通常称为永磁无刷直流电动机，驱动电流为正弦波的通常称为永磁交流伺服电动机，按传感类型可分为有传感器电动机和无传感器电动机。 驱动器指接受控制指令、可实现对电动机的转矩、速度和转子位置控制的电气装置。 驱动器按其控制电路和软件的实现方式可分为模拟量控制、数字模拟混合控制和全数字控制三种；按驱动方式可分为方波驱动和正弦波驱动。

图5 位置控制系统方框图 传感部分的作用是检测永磁无刷电动机的位置、速度和电流。常用的传感器有接近开关、光电编码器、旋转变压器、霍尔元件和电流传感器等。 2 结构、设计和工艺 2.1电机结构 永磁无刷直流电动机的基本结构是将永磁直流电动机的定、转子位置进行互换，通常称为“内翻外”，转子为永磁结构，产生气隙磁通，定子为电枢，有多相对称绕组，直流电动机的电刷和机械换向器被逆变器和转子位置传感器所代替。所以无刷电动机实际上是一种永磁同步电机，如图6所示。

图6 永磁无刷电动机结构 图7 外转子永磁无刷直流电动机 另外，永磁无刷直流电动机可以做成外转子型和盘式转子型。其结构见图7和图8。外转子型电机的永磁磁极转子位于定子的外侧，转矩脉动小，容易做成扁平型，惯量较大。盘式转子型电机的气隙平面与轴垂直，盘式转子与永磁磁极相向配置，电机成扁平形，可做成有槽结构，见图8，也可以做成无槽、无铁心结构。这种电动机常用于FDD和CD的直接驱动等。 图8 盘式转子无刷直流电动机 无刷直流电动机多采用钐钴（SmCo）和钕铁硼（NdFeB）等稀土永磁。常见的转子结构有表面式磁极，嵌入式磁极和环形磁极3种，如图9所示。图9a结构是在铁心表面粘贴径向充磁的瓦片形永磁体，有时也采用矩形小条拼装成瓦片形磁极，以降低制造成本。图9b结构是在铁心中嵌入矩形永磁体。其优点是一个极距下的磁通由相邻两个磁极并联提供，可以获得较大的磁通。但结构需要作隔磁处理或者采用不锈钢轴。对于高转速运行的电机，图9a和图9b的结构需在转子外表面套一个0.3 mm~0.8 mm的磁性紧圈，防止离心力将磁钢甩出。紧圈材料通常采用不导磁的不锈钢，也可以用环氧无纬玻璃丝带缚扎。图9c结构是在铁心外套上一个整体稀土永磁环。该环形磁体径向充磁为多极，适用于小功率的电机。这种结构的转子制造工艺性较好。 2.2 设计工艺技术发展动向 1） 设计手段不断完善 随着计算机技术的发展以及电磁场数值计算、优化设计和仿真技术的不断完善，形成了以电磁场数值计算、等效磁路解析求解、场路结合求解等一整套分析研究方法和计算机辅助分析的设计软件。如Ansoft公司、MagneForce公司、Jmag公司均推出各种类型的电机设计软件，以方便快捷地完成从电机的电磁设计计算、损耗计算、优化设计、噪声抑制、特性分析等。针对无刷电机特点，提供多种转子类型、多种绕组型式及主电路的连接方式，以便组合。2006年三季度，加拿大以电磁计算分析著名的Infolytica公司，推出了专门针对永磁无刷电机的Motorsolve设计软件。

图9 无刷直流电动机转子结构形式 这些软件除了对电机进行电磁设计，还可对电机在槽形、绕组、材料等设计变量改变情况下多方案比较分析、电磁场精确计算和电机多目标优化设计，并包括控制电路、控制算法在内的整个设计流程，既可以提供任意时刻电机内电磁场分布数据，又能对电机工作时所关心的各类运行曲线，如转矩、转速、电流、功率、效率等提供结果，同时还能提供齿槽转矩、转矩脉动、转速波动等详细指标参数，并可完成电机的各类正常工况和故障工况的仿真实验，包括起动、堵转、突加突减负载、突然短路等等。 2）分数槽技术应用日益增多 分数槽绕组技术在永磁无刷电动机中的应用已逐渐增多。如在电动自行车电机中采用三相、40极、36槽；Collmorgen公司Goldline系列交流伺服电机采用4极、18槽，6极、24槽等；松下伺服电机采用6极、9槽，8极、12槽等每极每相槽数q=1/2的分数槽绕组结构。 对于多极的无刷电动机采用分数槽绕组，可以较少的定子槽数达到多槽能达到的效果。采用分数槽绕组有以下优点： a)电机电枢槽数大为减少，有利于槽利用率的提高； b)较少数目的元件数，可简化嵌线工艺和接线，有助于降低成本； c)有可能得到线圈节距y=1的设计（集中绕组），便于采用自动绕线机绕制，提高工效；同时各个线圈端部没有重叠，不必设相间绝缘； d)线圈周长和绕组端部缩短，电动机绕组电阻减小，铜损随之也减低，提高了电动机的性能。采用分数槽绕组的磁动势谐波远大于整数槽绕组，如图10所示。

图10 整数槽绕组与分数槽绕组（q=1/2）时的反电动势比较 3）无槽、无铁心结构电机 无铁心无刷电动机的出现是采用新材料、新工艺的结果。电枢采用耐热性能优越的材料制成刚性整体，可以在高温及高速情况下长期稳定运行；由于电枢无铁心，电感小，完全消除了铁心中的磁滞损耗和涡流损耗，消除了由齿槽效应带来的转矩波动，具有优异的控制性能；运行效率高、温升低、转速范围广；电机的电枢中无齿槽且采用全塑封结构，负载动行时，噪声及振动都很低。 无铁心无刷电机可采用轴向磁场结构和径向磁场结构。轴向磁场结构的电机电枢绕组径向按一定规律分布，在专用模具中固化成形，电枢两侧均为盘状转子体，转子磁体为轴向磁化，两侧转子可同时布置永磁体磁极及转子轭，成双励磁转子结构，也可一侧布置永磁体磁极而另一侧布置转子磁轭，成单励磁转子结构。径向磁场结构电机的电枢绕组轴向按一定规律分布成筒状，其电枢内、外圆处均为筒状转子体，转子磁极为径向磁化，内、外圆可同时布置永磁体磁极及转子轭，成双励磁转子结构，也可在其中一个圆周上布置永磁体磁极，而另一圆周上只布置转子磁轭，成单励磁转子结构。径向磁场结构和轴向磁场结构均可根据要求制造成内转子和外转子结构。图11为径向磁场结构的无铁心无刷电动机典型结构。

图11 无铁心无刷电动机结构图 图12 分割型定子冲片和铁心 典型盘式无刷电动机定子、转子均为圆盘形，采用轴向气隙磁场，可做成有铁心和无铁心两种结构，定子绕组呈径向分布。 无槽结构无刷电动机消除了齿槽效应，具有转矩波动小、运行平稳、噪声低、电枢电感小、定位干扰力矩小等一系列优点，成为很有发展前景的无刷电动机。 小直径的电动机，无槽结构能获得比有槽结构更大的转矩指标；在特殊条件下，例如要求电动机的转矩和功率相对不大，对电动机的体积限制不严，而对电动机的控制要求很高的情况下，采取无槽结构会获得好的效果。 国内无槽无刷电动机已有系列产品，功率范围至30 kW，最高转速可达20 000 r/min。 4）工艺不断革新 在电机制造方面，通过对传统工艺的不断革新，出现了分割型定子铁心结构和连续绕线工艺方法。采用多极集中绕组，减少绕组端部长度，以适应生产自动化，使产品向低成本、低价格方向发展。同时出现了适应不同性能参数永磁材料的瓦型、环型表面粘接结构和各种不同设计嵌入式磁体结构等新的转子磁路结构。 对于节距y=1分数槽设计，用专用绕线机直接绕制定子线圈，对于外转子结构的电机比较方便，但对于内转子结构的电机，特别是定子内径小的小功率电机，就要困难得多了。为此，分割型定子铁心结构的构思提出来了。图12所示为一种新型定子铁心结构，把定子铁心每齿分割开来，可以在铁心展开的状态下绕制线圈，以便随时调整线圈，实现规则绕制。绕圈绕制完成后，再把全部磁极对接成圆，形成一个完整的定子。这时，电枢槽的利用率可达85%以上。 日本松下生产的永磁交流伺服电动机最早采用上述新工艺，生产效率大大提高，产品体积大为减小，性能也有质的提升。以400 W为例，定子外径从最早的φ125 mm减小到φ56 mm，效率由最早的70%提高到85%，温升为80K。 3传感与传感器技术 3.1转子磁场位置传感器 在无刷直流电动机中，常用的位置传感器有以下几种。 1）电磁式位置传感器 电磁式位置传感器是利用电磁效应来检测转子位置，有开口变压器、接近开关电路等；使用较多的是开口变压器。 电磁式位置传感器具有输出信号强、工作可靠、寿命长、适应性强、对环境要求不高等优点，多用于航空航天领域，但体积较大，信噪比较低，同时，其输出波形为交流，需整流、滤波方可使用，因而限制了它在普通条件下的应用。 2）磁敏式位置传感器 常见的磁敏式位置传感器由霍尔元件或霍尔集成电路构成。霍尔元件位置传感器由于结构简单、性能可靠、成本低，是目前应用最多的一种位置传感器。 霍尔元件所产生的电动势很低，往往需要外接放大器，很不方便，随着半导体技术的发展，将霍尔元件与附加电路封装成三端模块，构成霍尔集成电路。霍尔集成电路有开关型和线性型两种，通常用开关型作为位置传感器。 3）光电式位置传感器 光电式位置传感器由安装在电机转子上的遮光盘和固定不动的光电开关组成。其原理如图13所示。遮光盘上开有150°电角度的扇形开口，扇形开口的数目等于无刷直流电机转子磁极的极对数。4极电机所用遮光盘如图13。光电开关通常采用将发光二极管和光敏三极管封装在一起的光断续器。