隨著高能效電機(jī)在汽車(chē)、農(nóng)業(yè)、空調(diào)和洗衣機(jī)等領(lǐng)域的廣泛使用，全球的電機(jī)市場(chǎng)得到了很大的增長(zhǎng)。據(jù)MarketsandMarkets統(tǒng)計(jì)，2019年全球電機(jī)市場(chǎng)的規(guī)模為1220億美元，由于受到新冠疫情的影響，2020年的市場(chǎng)規(guī)模有所下滑，降到了1133億美元。不過(guò)，今年市場(chǎng)已經(jīng)有所好轉(zhuǎn)，因此，該機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)未來(lái)電機(jī)市場(chǎng)的年復(fù)合增長(zhǎng)率為6.9%左右，到2026年將會(huì)達(dá)到1691億美元。也就是說(shuō)，未來(lái)，這將是一個(gè)萬(wàn)億級(jí)人民幣的大市場(chǎng)。 ?

? ? ? ? ?從市場(chǎng)格局來(lái)看，BLDC電機(jī)市場(chǎng)中，亞洲市場(chǎng)的占比最大，占了46.94%，其次是美國(guó)，占了21.08%。亞洲其實(shí)有不少技術(shù)實(shí)力都不錯(cuò)的BLDC電機(jī)企業(yè)，但主要集中在日本，比如尼得科，松下、美蓓亞、三洋電氣等。國(guó)內(nèi)的話，目前主要還是處于追趕階段。但是可以預(yù)見(jiàn)的是，未來(lái)BLDC電機(jī)的增長(zhǎng)將主要來(lái)自亞洲，而亞洲又將主要在中國(guó)。 ?

? ? ? ? ?歐洲的市場(chǎng)份額也不小，約為19%，由于歐洲和美國(guó)的起步比較早，他們掌握了很多BLDC電機(jī)的核心技術(shù)，未來(lái)隨著全球市場(chǎng)對(duì)高端BLDC電機(jī)需求的增多，歐美市場(chǎng)的占比也會(huì)緩慢增長(zhǎng)。但比例肯定沒(méi)有亞洲地區(qū)高。 ?

電機(jī)的主要應(yīng)用市場(chǎng) ? ?

? ?電機(jī)的應(yīng)用其實(shí)非常廣泛，大部分能動(dòng)的東西都需要用到電機(jī)，具體來(lái)說(shuō)有，風(fēng)機(jī)、泵、電動(dòng)車(chē)、電動(dòng)工具、壓縮機(jī)、農(nóng)機(jī)具，以及汽車(chē)應(yīng)用等。具體來(lái)說(shuō)，汽車(chē)應(yīng)用的占比最大，占了整個(gè)電機(jī)市場(chǎng)的40%左右。下面，我們來(lái)看一看這些具體的應(yīng)用情況。

汽車(chē)應(yīng)用 ? ?

? ?隨著新能源汽車(chē)的崛起、智能駕駛的滲透，以及車(chē)聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用試點(diǎn)，汽車(chē)的電子化趨勢(shì)越來(lái)越明顯。在汽車(chē)中，除了驅(qū)動(dòng)電機(jī)以外，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電子懸架系統(tǒng)、汽車(chē)穩(wěn)定性控制系統(tǒng)、汽車(chē)巡航控制系統(tǒng)、ABS、車(chē)身系統(tǒng)（比如說(shuō)車(chē)窗、門(mén)鎖、座椅、后視鏡、雨刷、天窗等）都將會(huì)使用到大量的電機(jī)。 ? ? ? ?

?特別是新能源汽車(chē)的發(fā)展，需要用到BLDC電機(jī)的地方越來(lái)越多，拿汽車(chē)內(nèi)的電子水泵為例，新能源汽車(chē)需要對(duì)三電系統(tǒng)進(jìn)行精確的溫度控制，在使用水冷的情況下，每車(chē)需要2~5個(gè)電子水泵，平均為3個(gè)。單價(jià)的話，從傳統(tǒng)水泵的100~150元提升到了200~300元。 ?

? ? ? ? ?2020年中國(guó)新能源汽車(chē)電子水泵市場(chǎng)規(guī)模為11.2億元，未來(lái)幾年，從新能源汽車(chē)的滲透率來(lái)看，2020年，我國(guó)的新能源汽車(chē)產(chǎn)量是136.6萬(wàn)輛，但到了今年，1~10月份，新能源汽車(chē)的累計(jì)產(chǎn)量就達(dá)到了256.6萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)了約1.8倍。這就可以看到電子汽車(chē)水泵市場(chǎng)的增長(zhǎng)量將會(huì)是非常驚人的。

? ? ? ?另外從汽車(chē)內(nèi)使用的電機(jī)數(shù)量來(lái)看，一般來(lái)說(shuō)，經(jīng)濟(jì)型燃油車(chē)會(huì)配備10個(gè)左右的電機(jī)，普通的汽車(chē)會(huì)配備20到30臺(tái)電機(jī)，而豪華型汽車(chē)則會(huì)配備60到70臺(tái)，甚至上百臺(tái)電機(jī)，而新能源汽車(chē)所需的電機(jī)將會(huì)更多。

? 風(fēng)機(jī)應(yīng)用

? ? ?風(fēng)機(jī)領(lǐng)域，風(fēng)機(jī)包括：風(fēng)扇、排氣扇、油煙機(jī)、吹風(fēng)機(jī)、暖通空調(diào)風(fēng)機(jī)、循環(huán)扇、工業(yè)風(fēng)扇等等。主要的下游制造商有美的、艾美特、格力、先鋒、華帝、老板等等。 ? ? ? ? ?從家用電風(fēng)扇來(lái)看，中國(guó)家用風(fēng)扇的產(chǎn)量是非常大的，根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)，從2013年到2020年家用電風(fēng)扇的數(shù)量在逐年增長(zhǎng)，2020年的產(chǎn)量是2.3億臺(tái)。 ?

? ? ? ? ?目前國(guó)內(nèi)主流的小家電廠商，比如美的、先鋒、日彩、艾美特等等，基本上都有采用無(wú)刷電機(jī)的產(chǎn)品面市。其中艾美特的數(shù)量最大，小米的成本最低。 ? ?

? ? ?隨著小米等一些跨界廠商的進(jìn)入，家用風(fēng)扇領(lǐng)域的無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)換率開(kāi)始加快?，F(xiàn)在，在家用風(fēng)扇領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)無(wú)刷電機(jī)廠商已經(jīng)有一席之地了。根據(jù)我們的了解，在家用風(fēng)扇這塊，目前，BLDC電機(jī)的滲透率在15%左右。 ? ? ? ?

?風(fēng)機(jī)方面，還有抽油煙機(jī)，它是廚房電器的重要組成部分。不過(guò)由于成本原因，抽油煙機(jī)的無(wú)刷化轉(zhuǎn)換率還不高。目前BLDC的市場(chǎng)滲透率大概在10%。 ? ? ? ? 還有新風(fēng)機(jī)和空氣凈化器很多也是采用無(wú)刷電機(jī)方案來(lái)做的。目前市面上的產(chǎn)品，小型的一般采用Nidec的外轉(zhuǎn)子電機(jī)，大型的空氣凈化器一般都是采用EBM的風(fēng)機(jī)。這里用的無(wú)刷電機(jī)的成本已經(jīng)非常接近傳統(tǒng)交流電機(jī)的成本了，因此新風(fēng)機(jī)機(jī)采用無(wú)刷電機(jī)的方案比較多。 ? ? ?

? ?此外，還有一個(gè)這兩年開(kāi)始起量的空氣循環(huán)扇，目前價(jià)值量還算高，比一般的風(fēng)扇要高出100到幾百不等。貴一點(diǎn)的還有兩三千的。 ? ? ? ? ?還有一些手持的小風(fēng)扇和便攜的小吊扇也越來(lái)越多地用到無(wú)刷電機(jī)。因?yàn)闊o(wú)刷電機(jī)的靜音效果更好，產(chǎn)品的價(jià)格可以賣(mài)得更高。 ? ? ?

? ?此外，其實(shí)工業(yè)吊扇也是一個(gè)不小的市場(chǎng)。以前工廠車(chē)間都是采用大的工業(yè)風(fēng)扇，功率大，而且還不太安全。而工業(yè)風(fēng)扇可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)廠房、物流倉(cāng)儲(chǔ)、展覽館、體育館、候車(chē)廳、機(jī)場(chǎng)等大型場(chǎng)所和高大空間。采用BLDC的工業(yè)吊扇可以達(dá)到國(guó)家一級(jí)能耗標(biāo)準(zhǔn)。 ?

吸塵器應(yīng)用

? ? ? ?吸塵器也是電機(jī)應(yīng)用中很大的一塊市場(chǎng)。吸塵器在歐美家庭是家庭必備的清潔電器，滲透率已經(jīng)非常高了。因此需求一直都比較穩(wěn)定，從2016年到2020年，銷(xiāo)售量從3560萬(wàn)臺(tái)增長(zhǎng)到了3700萬(wàn)臺(tái)，增長(zhǎng)率在5.5%左右。 ?

? ? ? ? ?中國(guó)的體量相對(duì)比較小，2016年才1400萬(wàn)的銷(xiāo)量，到2020年達(dá)到了2490萬(wàn)銷(xiāo)量，預(yù)計(jì)未來(lái)的年復(fù)合增長(zhǎng)率在15.4%左右。增長(zhǎng)潛力更大。 ? ? ? ? ?但其實(shí)美國(guó)、歐洲售賣(mài)的很多吸塵器產(chǎn)品都是在中國(guó)制造的，國(guó)內(nèi)吸塵器的產(chǎn)量其實(shí)是非常大的，比如新寶股份、富佳股份、德昌股份等ODM廠商的吸塵器產(chǎn)品超過(guò)8成都出口海外了。 ? ?

? ? ?其實(shí)這幾年除了灰塵吸塵器之外，這幾年興起了一種可以一邊吸塵，一邊拖地，也能掃地的洗地機(jī)產(chǎn)品銷(xiāo)量也還不錯(cuò)。一些在線商城上的相關(guān)產(chǎn)品，評(píng)價(jià)數(shù)量已經(jīng)超過(guò)10萬(wàn)+了。這類(lèi)產(chǎn)品普遍使用了無(wú)刷電機(jī)解決方案。 ?

圖：洗地機(jī)產(chǎn)品 ?

? 電動(dòng)工具

? ? ? ? ?電動(dòng)工具是應(yīng)用最為廣泛的五金機(jī)電產(chǎn)品之一。因其結(jié)構(gòu)輕盈、攜帶使用方便、出產(chǎn)效率高，能耗低等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在建筑、裝飾裝潢、木業(yè)加工、金屬加工，以及其他制造業(yè)等各應(yīng)用行業(yè)的鉆、切、磨等加工環(huán)節(jié)。 ? ? ? ? ?隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，以及DIY觀念逐漸被人們接受，電動(dòng)工具的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)展，許多傳統(tǒng)手動(dòng)工具作業(yè)的領(lǐng)域開(kāi)始更多地被電動(dòng)工具所取代，電動(dòng)工具也正在從產(chǎn)業(yè)應(yīng)用拓展到家庭生活當(dāng)中。電動(dòng)工具的需求量正在逐年增加。 ?

? ? ? ? ?電動(dòng)工具的無(wú)刷化其實(shí)很早就開(kāi)始了，在2010年時(shí)，國(guó)外有些品牌就推出了采用無(wú)刷電機(jī)的電動(dòng)工具了。隨著鋰電池技術(shù)的成熟，價(jià)格越來(lái)越親民，手持工具的量級(jí)在逐年增加，現(xiàn)在可與插電式的工具平分秋色。 ? ? ? ? ?其實(shí)國(guó)內(nèi)的電動(dòng)工具產(chǎn)量一直都比較大，這幾年有所下滑。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的統(tǒng)計(jì)，2021年，我國(guó)電動(dòng)工具的產(chǎn)量為2.2億臺(tái)左右。 ? ? ?

? ?據(jù)我們了解，國(guó)內(nèi)電扳手基本上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了無(wú)刷化，電鉆類(lèi)、高壓型，以及園林類(lèi)工具還沒(méi)有完全無(wú)刷化，不過(guò)也轉(zhuǎn)換過(guò)程中。轉(zhuǎn)化慢的原因主要還是因?yàn)槌杀締?wèn)題。目前BLDC電機(jī)相對(duì)傳統(tǒng)電機(jī)來(lái)說(shuō)還是比較貴的。 ? ? ? ? ?目前國(guó)內(nèi)的電動(dòng)工具主要集中在華東、華南、西南地區(qū)生產(chǎn)；其中華東地區(qū)產(chǎn)量最高，特別是浙江省貢獻(xiàn)了最多產(chǎn)量；浙江和江蘇兩省產(chǎn)量加起來(lái)超過(guò)了80%。 ?

電動(dòng)自行車(chē)

? ? ? ? ?在國(guó)內(nèi)，電動(dòng)自行車(chē)也是一個(gè)不小的市場(chǎng)，根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)，2020年，我國(guó)電動(dòng)自行車(chē)產(chǎn)量達(dá)到2966.1萬(wàn)輛。 ?

? ? ? ? ?國(guó)內(nèi)對(duì)電動(dòng)自行車(chē)的需求大，隨著新國(guó)標(biāo)的執(zhí)行，以前的存量市場(chǎng)也將會(huì)需要替換成新國(guó)標(biāo)的電動(dòng)自行車(chē)。據(jù)我們了解，這個(gè)存量超過(guò)了1億。想想這個(gè)市場(chǎng)也是蠻大的。 ?

BLDC電機(jī)在家電市場(chǎng)的滲透率 ? ? ?

?我們也統(tǒng)計(jì)了一下BLDC電機(jī)在家電領(lǐng)域的滲透率情況。這個(gè)更多是我們跟業(yè)內(nèi)的一些比較熟悉市場(chǎng)的人交流后獲得的，并不一定很準(zhǔn)確，只是給大家一個(gè)參考。 ? ? ? ? ?其實(shí)家電產(chǎn)品中的電機(jī)用量是非常大的，我們粗略做了一個(gè)統(tǒng)計(jì)，在沒(méi)算上空調(diào)、冰箱和洗衣機(jī)等大家電的情況下，年需電機(jī)量就超過(guò)8億臺(tái)了。如果算上的話，應(yīng)該遠(yuǎn)超10億臺(tái)電機(jī)的用量了。 ?

? ? ? ? ?這幾個(gè)市場(chǎng)的滲透率普遍在10%以下，暢想一下未來(lái)，不說(shuō)做新的產(chǎn)品市場(chǎng)，就是將現(xiàn)有的這些市場(chǎng)替換到50%，或者60%，市場(chǎng)規(guī)模也是相當(dāng)可觀的。 ? ? ? ?

?無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）克服了有刷直流電機(jī)的先天性缺陷，以電子換向器取代了機(jī)械換向器，所以無(wú)刷直流電機(jī)既具有直流電機(jī)良好的調(diào)速性能等特點(diǎn)，又具有交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)換向火花、運(yùn)行可靠和易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。無(wú)刷直流電機(jī)的實(shí)質(zhì)是直流電源輸入，采用電子逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，有轉(zhuǎn)子位置反饋的三相交流永磁同步電機(jī)。性能上相較一般的傳統(tǒng)直流電機(jī)有很大優(yōu)勢(shì)，是當(dāng)今最理想的調(diào)速電機(jī)。 ?

? 一、有刷直流電機(jī)簡(jiǎn)介

介紹無(wú)刷直流電機(jī)之前，我們先來(lái)看看有刷電機(jī)： ?

? 直流電機(jī)以良好的啟動(dòng)性能、調(diào)速性能等優(yōu)點(diǎn)著稱(chēng)，其中屬于直流電機(jī)一類(lèi)的有刷直流電機(jī)采用機(jī)械換向器，使得驅(qū)動(dòng)方法簡(jiǎn)單，其模型示意圖如下圖所示。 ?

直流電機(jī)模型示意圖 ?

DC電機(jī)（有刷電機(jī)）的運(yùn)轉(zhuǎn)示意圖 ? 電機(jī)主要由永磁材料制造的定子、繞有線圈繞組的轉(zhuǎn)子（電樞）?、換向器和電刷等構(gòu)成。只要在電刷的A和B兩端通入一定的直流電流，?電機(jī)的換向器就會(huì)自動(dòng)改變電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)方向，這樣，直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子就會(huì)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)下去。 ? 直流電機(jī)有以下缺點(diǎn)

結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，增加了制造成本； 容易被環(huán)境（如灰塵等）影響，降低了工作的可靠性； 換向時(shí)會(huì)產(chǎn)生火花，限制了使用范圍； 容易損壞，增加了維護(hù)成本等。

二、無(wú)刷直流電機(jī)簡(jiǎn)介

BLDC電機(jī)中的“BL”意為“無(wú)刷”，就是DC電機(jī)（有刷電機(jī)）中的“電刷”沒(méi)有了。 ? 無(wú)刷直流電機(jī)(BLDC)以電子換向器取代了機(jī)械換向器，所以無(wú)刷直流電機(jī)既具有直流電機(jī)良好的調(diào)速性能等特點(diǎn)，又具有交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)換向火花、運(yùn)行可靠和易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。 ?

圖1：無(wú)刷直流電機(jī)模型示意圖 ?

BLDC電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)示意圖 ? 無(wú)刷直流電機(jī)主要由用永磁材料制造的轉(zhuǎn)子、帶有線圈繞組的定子和位置傳感器(可有可無(wú))組成。可見(jiàn)，它和直流電機(jī)有著很多共同點(diǎn)，定子和轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)差不多(原來(lái)的定子變?yōu)檗D(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子變?yōu)槎ㄗ?，繞組的連線也基本相同。但是，結(jié)構(gòu)上它們有一個(gè)明顯的區(qū)別：無(wú)刷直流電機(jī)沒(méi)有直流電機(jī)中的換向器和電刷，取而代之的是位置傳感器。這樣，電機(jī)結(jié)構(gòu)就相對(duì)簡(jiǎn)單，降低了電機(jī)的制造和維護(hù)成本，但無(wú)刷直流電機(jī)不能自動(dòng)換向(相)，犧牲的代價(jià)是電機(jī)控制器成本的提高(如同樣是三相直流電機(jī)，有刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)橋需要 4 只功率管，而無(wú)刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)橋則需要 6 只功率管)。 ? 圖1所示為其中一種小功率三相、星形連接、單副磁對(duì)極的無(wú)刷直流電機(jī)，它的定子在內(nèi)，轉(zhuǎn)子在外。另一種無(wú)刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)和這種剛剛相反，它的定子在外，轉(zhuǎn)子在內(nèi)，即定子是線圈繞組組成的機(jī)座，而轉(zhuǎn)子用永磁材料制造。 ?

無(wú)刷直流電機(jī)有以下特點(diǎn)

無(wú)刷直流電機(jī)的外特性好，能夠在低速下輸出大轉(zhuǎn)矩，使得它可以提供大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩； 無(wú)刷直流電機(jī)的速度范圍寬，任何速度下都可以全功率運(yùn)行； 無(wú)刷直流電機(jī)的效率高、過(guò)載能力強(qiáng)，使得它在拖動(dòng)系統(tǒng)中有出色的表現(xiàn)； 無(wú)刷直流電機(jī)的再生制動(dòng)效果好，由于它的轉(zhuǎn)子是永磁材料，制動(dòng)時(shí)電機(jī)可以進(jìn)入發(fā)電機(jī)狀態(tài)； 無(wú)刷直流電機(jī)的體積小，功率密度高； 無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)機(jī)械換向器，采用全封閉式結(jié)構(gòu)，可以防止塵土進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部，可靠性高； 無(wú)刷直流電機(jī)比異步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制簡(jiǎn)單。

三、無(wú)刷直流電機(jī)工作原理

? 無(wú)刷直流電機(jī)的定子是線圈繞組電樞，轉(zhuǎn)子是永磁體。如果只給電機(jī)通以固定的直流電流，則電機(jī)只能產(chǎn)生不變的磁場(chǎng)，電機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，只有實(shí)時(shí)檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置，再根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置給電機(jī)的不同相通以對(duì)應(yīng)的電流，使定子產(chǎn)生方向均勻變化的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，電機(jī)才可以跟著磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。 ? 如圖2所示為無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理示意圖，為了方便描述，電機(jī)定子的線圈中心抽頭接電機(jī)電源 POWER，各相的端點(diǎn)接功率管，位置傳感器導(dǎo)通時(shí)使功率管的 G極接 12V，功率管導(dǎo)通，對(duì)應(yīng)的相線圈被通電。由于三個(gè)位置傳感器隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，會(huì)依次導(dǎo)通，使得對(duì)應(yīng)的相線圈也依次通電，從而定子產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向也不斷地變化，電機(jī)轉(zhuǎn)子也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，這就是無(wú)刷直流電機(jī)的基本轉(zhuǎn)動(dòng)原理——檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置，依次給各相通電，使定子產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向連續(xù)均勻地變化。 ?

圖2：無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理示意圖 ? 為了方便理解，本文以下內(nèi)容統(tǒng)一用如下圖所示的這兩種符號(hào)作為模型簡(jiǎn)介，圖 A為電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子在同一圓心上，圖B 為不同一圓心上，是為了方便說(shuō)明電機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)。 ?

無(wú)刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

? 電動(dòng)機(jī)的定子繞組多做成三相對(duì)稱(chēng)星形接法，同三相異步電動(dòng)機(jī)十分相似。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體?，為了檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的極性，在電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。驅(qū)動(dòng)器由功率電子器件和集成電路等構(gòu)成，其功能是：接受電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、制動(dòng)信號(hào)，以控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止和制動(dòng)；接受位置傳感器信號(hào)和正反轉(zhuǎn)信號(hào)，用來(lái)控制逆變橋各功率管的通斷，產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩；接受速度指令和速度反饋信號(hào)，用來(lái)控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速；提供保護(hù)和顯示等等。 ? 直流電機(jī)具有響應(yīng)快速、較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、從零轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速具備可提供額定轉(zhuǎn)矩的性能，但直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)也正是它的缺點(diǎn)，因?yàn)橹绷麟姍C(jī)要產(chǎn)生額定負(fù)載下恒定轉(zhuǎn)矩的性能，則電樞磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)須恒維持90°，這就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生火花、碳粉因此除了會(huì)造成組件損壞之外，使用場(chǎng)合也受到限制。交流電機(jī)沒(méi)有碳刷及整流子，免維護(hù)、堅(jiān)固、應(yīng)用廣，但特性上若要達(dá)到相當(dāng)于直流電機(jī)的性能須用復(fù)雜控制技術(shù)才能達(dá)到?，F(xiàn)今半導(dǎo)體發(fā)展迅速功率組件切換頻率加快許多，提升驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能。微處理機(jī)速度亦越來(lái)越快，可實(shí)現(xiàn)將交流電機(jī)控制置于一旋轉(zhuǎn)的兩軸直角坐標(biāo)系統(tǒng)中，適當(dāng)控制交流電機(jī)在兩軸電流分量，達(dá)到類(lèi)似直流電機(jī)控制并有與直流電機(jī)相當(dāng)?shù)男阅堋?? 此外已有很多微處理機(jī)將控制電機(jī)必需的功能做在芯片中，而且體積越來(lái)越小；像模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(analog-to-digital converter，adc)、脈沖寬度調(diào)制(pulse wide modulator，pwm)…等。直流無(wú)刷電機(jī)即是以電子方式控制交流電機(jī)換相，得到類(lèi)似直流電機(jī)特性又沒(méi)有直流電機(jī)機(jī)構(gòu)上缺失的一種應(yīng)用。 ?

四、無(wú)刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法

無(wú)刷直機(jī)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式按不同類(lèi)別可分多種驅(qū)動(dòng)方式，它們各有特點(diǎn)。

? 1.按驅(qū)動(dòng)波形：方波驅(qū)動(dòng)，這種驅(qū)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)方便，易于實(shí)現(xiàn)電機(jī)無(wú)位置傳感器控制； ?

2.正弦驅(qū)動(dòng)：這種驅(qū)動(dòng)方式可以改善電機(jī)運(yùn)行效果，使輸出力矩均勻，但實(shí)現(xiàn)過(guò)程相對(duì)復(fù)雜。同時(shí)，這種方法又有 SPWM 和 SVPWM（空間矢量 PWM）兩種方式，SVPWM的效果好于 SPWM。 ?

五、無(wú)刷直流電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域

應(yīng)用領(lǐng)域一，辦公計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、電子數(shù)碼消費(fèi)品領(lǐng)域。

? 這是無(wú)刷直流電機(jī)普及最廣、數(shù)量最大的領(lǐng)域。比如在生活中常見(jiàn)的打印機(jī)、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、電影攝影機(jī)、磁帶記錄儀等，在它們的主軸和附屬運(yùn)動(dòng)的帶動(dòng)控制中，都有無(wú)刷直流電機(jī)的身影。 ?

應(yīng)用領(lǐng)域二，工業(yè)控制領(lǐng)域。 ? 近些年，由于無(wú)刷直流電機(jī)大規(guī)模的研發(fā)和技術(shù)的逐漸成熟，其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中的分布范圍也隨之?dāng)U大，已逐步成為工業(yè)用電動(dòng)機(jī)的發(fā)展主流。圍繞降低生產(chǎn)成本和提高運(yùn)行效率而展開(kāi)的研究與嘗試已取得顯著的效益，各大廠商也提供不同型號(hào)的電機(jī)以滿(mǎn)足不同驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的需求?，F(xiàn)階段在紡織、冶金、印刷、自動(dòng)化生產(chǎn)流水線、數(shù)控機(jī)床等工業(yè)生產(chǎn)方面，無(wú)刷直流電機(jī)都有涉獵。 ?

應(yīng)用領(lǐng)域三，醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域。

在國(guó)外，對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)的使用已經(jīng)較為普遍，可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)人工心臟中的小型血泵；在國(guó)內(nèi)，手術(shù)用高速器具的高速離心機(jī)、熱像儀和測(cè)溫儀的紅外激光調(diào)制器都使用了無(wú)刷直流電機(jī)。

? 應(yīng)用領(lǐng)域四，汽車(chē)領(lǐng)域。

據(jù)分析在市面上，一般的家用轎車(chē)需要永磁電機(jī) 20-30?個(gè)，而每輛豪華轎車(chē)則需要59個(gè)之多，除了核心發(fā)動(dòng)機(jī)外，在雨刷器、電動(dòng)車(chē)門(mén)、汽車(chē)空調(diào)、電動(dòng)車(chē)窗等部位都有電機(jī)的身影。隨著汽車(chē)工業(yè)向著節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展，所使用的電機(jī)也必須滿(mǎn)足高效率、低能耗的標(biāo)準(zhǔn)。而無(wú)刷直流電機(jī)的低噪聲、壽命長(zhǎng)、無(wú)火花干擾、方便集中控制等優(yōu)點(diǎn)完全符合，隨著其調(diào)速技術(shù)的日益成熟，性?xún)r(jià)比會(huì)越來(lái)越高，它在汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用會(huì)更加廣泛。 ? 應(yīng)用領(lǐng)域五，家用電器領(lǐng)域。 ? “變頻”技術(shù)已非常普遍，作為中國(guó)家電的標(biāo)志逐漸占據(jù)了大部分的消費(fèi)市場(chǎng)，“直流變頻”受到生產(chǎn)廠商的青睞，已有逐漸替換掉“交流變頻”的轉(zhuǎn)變趨勢(shì)。這種轉(zhuǎn)變實(shí)質(zhì)上就是家電所用的電動(dòng)機(jī)由感應(yīng)電動(dòng)機(jī)向無(wú)刷直流電機(jī)及其控制器的過(guò)渡，以達(dá)到節(jié)能環(huán)保、低噪智能、舒適性高的要求。無(wú)刷直流電機(jī)的發(fā)展方向與電力電子、傳感器、控制理論等技術(shù)的發(fā)展方向相同，它是多種技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它的發(fā)展取決于與之相關(guān)的每一種技術(shù)的革新與進(jìn)步。

編輯：黃飛

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