无刷电机应用领域有哪些？

特征

尽管需要复杂的电机控制器，但 BLDC 电机结构的简单性在低能量、高扭矩和非常宽的速度范围方面提供了有刷直流电机所不具备的几个固有优势。由内而外建造BLDC 电机的转子由一组永磁体和一个由电子换向控制器激励的固定电枢的配置，与有刷直流电机相比，具有更好的散热、更高的效率和更高的功率密度。由于没有电刷和机械换向器，它们的紧凑尺寸、减轻的重量和高速范围。为了提供工业伺服应用所需的位置反馈，BLDC 电机具有一个编码器（光学或霍尔效应），用于测量转子的位置。由编码器产生的反馈信号被电机控制器用来产生输入信号来激励和电子换向电枢电流，从而使电枢的磁场与跟随的转子同步旋转。 BLDC 电机的其他优势包括：

• 由于没有电气和摩擦损失，使用寿命更长。
• 由于没有电刷和机械换向器，几乎免维护。
• 由于消除了电刷产生的电离尖峰，因此降低了 EMI 和噪音。
• 更适用于危险环境（污垢、油、油脂和其他异物），因为它们可以完全密封。
• 操作特性包括 (1) 高速、短索引移动、(2) 重载、高扭矩控制、(3) 短占空比移动和 (4) 高加速/减速能力。

工业应用

对于工业应用，无刷直流电机主要用于伺服、驱动、定位和变速应用，在这些应用中，精确的运动控制和稳定的运行对于制造或工业过程的令人满意的运行至关重要。它们通常用作：

• 直线电机
• 伺服电机
• 工业机器人执行器
• 挤出机驱动电机
• 数控机床的进给驱动

直线电机

直线电机产生直线运动而不需要旋转电机所需的传动系统，例如滚珠丝杠、齿条和小齿轮、凸轮、齿轮或皮带。已知传输系统会引入较少的响应和降低的准确性。直驱直线电机没有这些缺点。在其最简单的形式中，直线电机本质上是“展开的旋转电机，其中定子的磁极已沿行进方向铺设”。直线电机的种类很多，从步进电机、直流有刷和无刷电机到交流同步电机。BLDC 线性伺服电机由带磁齿的开槽定子和带有永磁体和线圈绕组的移动执行器组成。为了获得线性运动，电机控制器激励致动器中的线圈绕组，引起磁场的相互作用，从而产生线性运动。作为直接驱动直线电机，BLDC 电机具有免维护运行的额外优势，没有机械连接、滞后或螺距循环误差。

伺服电机

伺服电机用于基于输入控制和输出反馈信号的机械位移、定位或精确运动控制，建立严格控制的、稳定的、闭环操作。伺服电机驱动器通常用于机床伺服系统、机器人执行器驱动器等。伺服电机应用与其他类型电机控制的区别在于其固有的高动态响应、平滑的扭矩产生、高可靠性和稳健的控制，即使负载惯量或电机参数变化很大。过去使用直流步进电机作为伺服电机；然而，由于它们采用开环控制运行，因此它们通常会表现出扭矩脉动。无刷直流电机 由于电机的反馈能力，更适合作为伺服电机。

工业机器人执行器

永磁直流电机主要用作致动器以移动工业机器人的关节以在组装、焊接和喷漆操作中进行拾取和放置或工具定位。（值得注意的是，当涉及重负载时，通常使用液压马达）BLDC 马达由于其紧凑的尺寸、功率密度和免维护特性，在机器人应用中比有刷马达更受欢迎。它们在不太有利或危险的环境中也能更可靠地运行。

挤出机驱动电机

挤出机驱动器和电机的功能是提供能量来转动压缩聚合物的螺杆。直流驱动器因其低成本和多功能性而成为最受欢迎的挤出机驱动器。由于螺杆速度的变化会改变最终挤出产品的尺寸，因此需要精密的运动控制系统来确保产品质量。无刷直流驱动经常用于挤出机驱动，因为它们在整个速度范围内提供全扭矩，短期速度误差低至 0%。

数控机床的进给驱动

CNC机床中使用的驱动有两种：主轴驱动和进给驱动。主轴驱动器为钻孔、铣削或磨削操作提供运动和动力，而进给驱动器用作轴驱动电机，从根本上取代了“传统机床中使用的手动手轮控制”。虽然主轴驱动器使用大型直流并联或交流鼠笼式感应电机，但另一方面，进给驱动器通常使用带电子控制器的直流伺服电机。采用无刷直流伺服电机，具有散热好、转子惯性小、免维护等优点。