一、BLDCM研究現狀

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

引起轉矩脈動(dòng)的因素很多, 主要有以下原因：

（1）電樞反應引起的轉矩脈動(dòng)

減弱或克服這種原因造成轉矩脈動(dòng)采用的方法是適當增大氣隙, 設計磁路時(shí)使電機在空載時(shí)達到足夠飽和, 以及電機選擇瓦形或環(huán)形永磁體徑向勵磁結構等。

（2）電流換相引起的轉矩脈動(dòng)

其抑制措施是通過(guò)選擇適當的電機轉速來(lái)削弱換相轉矩脈動(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矩脈動(dòng)。

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

（4）電流調節誤差引起的轉矩脈動(dòng)

克服這種原因所造成的轉矩脈動(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), 從而把由電流調節引起的轉矩脈動(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）機械加工因素引起的轉矩脈動(dòng)

譬如, 制造電機所用材料的不一致性、轉子的偏心、各相繞組的不對稱(chēng)等都易引起轉矩的脈動(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的研究現狀

雖然BLDCM比PMSM具有控制簡(jiǎn)單,成本低, 檢測簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn), 但因為BLDCM的轉矩脈動(dòng)比較大, 鐵心損耗也較大, 所以在低速直接驅動(dòng)場(chǎng)合的應用中,PMSM的性能比BLDCM及其它交流伺服電動(dòng)機優(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“退磁”現象，而且在低速時(shí)也存在齒槽轉矩對其轉矩波動(dòng)的影響。

（2）檢側誤差對控制器調節性能有影響, 發(fā)展高精度的速度及位置檢側器件和實(shí)現無(wú)傳感器檢測的方法均可克服這種影響。

（3）以PMSM作為執行元件構成的永磁交流伺服系統, 由于PMSM本身就是具有一定非線(xiàn)性、強藕合性和時(shí)變性的“ 系統” , 同時(shí)其伺服對象也存在較強的不確定性和非線(xiàn)性, 加之系統運行時(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)的控制系統實(shí)現方式如基于控制, 以從整體上提高系統的“ 智能化、數字化” 水平, 這應是當前發(fā)展高性能PMSM。

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

總結：主要是采用的導通型的三相半橋逆變電路的驅動(dòng)電源的角度不同，PMSM采用的是120°導通型，而BLDCM采用的是180°導通型。

自控式永磁同步電動(dòng)機（PMSM）與無(wú)刷直流永磁電動(dòng)機（BLDCM），就電動(dòng)機本體而言，基本上具有一樣的結構：三相電樞繞組設置在定子上，永磁體磁極設置在轉子上。在一般情況下，我們把采用非橋式逆變電路或120°導通型的三相半橋逆變電路作為驅動(dòng)電源，給電動(dòng)機提供矩形波直流驅動(dòng)電壓：一般情況下，電動(dòng)機運行時(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，在工作氣隙內產(chǎn)生“跳躍式”旋轉磁場(chǎng)的永磁電動(dòng)機稱(chēng)為無(wú)刷直流永磁電動(dòng)機，簡(jiǎn)稱(chēng)無(wú)刷直流電動(dòng)機。在無(wú)刷直流永磁電動(dòng)機中，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)機運行時(shí)出現的力矩脈動(dòng)；把采用180°導通型三相半橋逆變電路作為驅動(dòng)電源，借助正弦調制和空間矢量控制技術(shù)，給電動(dòng)機提供脈寬調制的交流驅動(dòng)電壓，在工作氣隙內產(chǎn)生“連續式”旋轉磁場(chǎng)的永磁電動(dòng)機稱(chēng)為自控式永磁同步電動(dòng)機。在自控式永磁同步電動(dòng)機中，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)機運行時(shí)出現的力矩脈動(dòng)

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

1)    電樞繞組利用不充分；

2)    希望轉子永磁體磁極能在工作氣隙內產(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)機的轉子位置傳感器；

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（BLDCM）適用于功率等級在300W以下的單一速度和穩定速度運行的場(chǎng)合，例如，計算機軟盤(pán)驅動(dòng)器（FDD）、硬盤(pán)驅動(dòng)器（HDD）、視聽(tīng)設備的主軸（SPINDLE）驅動(dòng)、激光打印機、電動(dòng)自行車(chē)、汽車(chē)電機、叉車(chē)、升降機構、電動(dòng)縫紉機、風(fēng)機、泵等。

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

1)  電樞繞組利用好；

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

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

4)  控制電路比較復雜；

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（PMSM）適用于功率等級在500W以上的精密伺服控制系統，例如，數控機床、紡織機械、造紙機械、精密定位系統、機器人等。