電機作為機電能量的轉(zhuǎn)換裝置,應用范圍已遍及國民經(jīng)濟的各個領域以及人們的日常生活。直流有刷電機有許多優(yōu)點,但最大的缺點是電刷容易磨損,運行壽命遠遠不如無刷交流電機、交流同步電機等。針對傳統(tǒng)直流有刷電機的弊病,早在20世紀30年代就有人開始研制以電子換向代替電刷機械換向的永磁直流電機。70年代以來,隨著電力電子工業(yè)的飛速發(fā)展,許多高性能半導體功率器件相繼出現(xiàn)和高性能永磁材料的問世,均為永磁直流無電機的廣泛應用奠定了堅實的基礎。永磁直流無刷電機有交流異步電機、步進電機和直流有刷電機等不具備的優(yōu)點,一般適合用直流有刷電機的場合,基本上都可以用永磁直流無刷電機所替代。
永磁直流無刷電機主要有以下優(yōu)點:
(1)具有很好的機械特性和調(diào)節(jié)特性,可以替代直流有刷電機調(diào)速、變頻電機調(diào)速、異步電機加減速器調(diào)速。
(2)可以低速大功率運行,省去減速器,直接動大的負載。
(3)具有傳統(tǒng)直流有刷電機的所有優(yōu)點,同時又取消了電刷、集電環(huán)結構。
(4)轉(zhuǎn)矩特性優(yōu)異,中、低速轉(zhuǎn)矩性能好,啟動轉(zhuǎn)矩大,啟動電流小。
(5)無級調(diào)速,調(diào)速范圍廣,過載能力強。
(6)體積小、質(zhì)量輕、出力大。
(7)軟啟軟停、制動特性好,可省去原有的機械制動或電磁制動裝置。
(8)電機本身沒有勵磁損耗和電刷損耗,效率高,綜合節(jié)電效果好。
(9)可靠性高、穩(wěn)定性好、適應性強、維修與保養(yǎng)簡單。
(10)耐顛簸震動、噪聲低、震動小、運轉(zhuǎn)平滑、壽命長。
(11)不產(chǎn)生火花,特別適合公共場所,抗干擾,安全性能好。
永磁直流無刷電機廣泛應用于國防軍事、航天、辦公機械、計算機、音響、通風設備、家用空調(diào)、自動控制、儀器儀表、汽車等領域,在計算機中光盤驅(qū)動器、硬盤等大量使用了非常精密、形式不一的永磁直流無刷電機。
目前電動自行車、電動摩托車、微型電動汽車的電機,絕大多數(shù)采用了永磁直流無刷電機。電動自行車用永磁直流無刷電機,全國每年產(chǎn)量達數(shù)千萬臺,也有年產(chǎn)達數(shù)百萬臺的電動自行車電機廠家。現(xiàn)在觀光車、游覽車、叉車、電動汽車中也逐步應用永磁直流無刷電機,電動車用永磁直流無刷電機是使用最廣泛、產(chǎn)量最高的一類永磁直流無刷電機。
永磁直流無刷電機越來越受到重視,它不但能代替一般的永磁直流有刷電機使用,而且在數(shù)控機床、加工中心、智能機器人等要求高精度的應用場合得到廣泛使用。永磁直流無刷電機在較大的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)可以獲得較高的效率,更適合家電變頻調(diào)速的需要,在空調(diào)、冰箱、洗衣機等產(chǎn)品中,逐步由常規(guī)的單相異步電機轉(zhuǎn)向永磁直流無刷電機變頻調(diào)速。因此永磁直流無刷電機具有廣闊的發(fā)展前景。
隨著控制器的小型化、模塊化,以前做得較大的控制器現(xiàn)在可以做得更小,有的可以和電機做在一起,使永磁直流無刷電機使用起來非常方便。研究、開發(fā)、生產(chǎn)永磁直流無刷電機是一種新的趨勢,這方面的論著也比以往多了起來。