永磁同步電機(jī)與直流無刷電機(jī)區(qū)別詳解，這次搞清楚了

無刷直流電機(jī)通常情況下轉(zhuǎn)子磁極采用瓦型磁鋼，經(jīng)過磁路設(shè)計(jì)，可以獲得梯形波的氣隙磁密，定子繞組多采用集中整距繞組，因此感應(yīng)反電動(dòng)勢也是梯形波的。無刷直流電機(jī)的控制需要位置信息反饋，必須有位置傳感器或是采用無位置傳感器估計(jì)技術(shù)，構(gòu)成自控式的調(diào)速系統(tǒng)?？刂茣r(shí)各相電流也盡量控制成方波，逆變器輸出電壓按照有刷直流電機(jī)PWM的方法進(jìn)行控制即可。本質(zhì)上，無刷直流電機(jī)也是一種永磁同步電動(dòng)機(jī)，調(diào)速實(shí)際也屬于變壓變頻調(diào)速范疇。

通常說的交流永磁同步伺服電機(jī)具有定子三相分布繞組和永磁轉(zhuǎn)子，在磁路結(jié)構(gòu)和繞組分布上保證感應(yīng)電動(dòng)勢波形為正弦，外加的定子電壓和電流也應(yīng)為正弦波，一般靠交流變壓變頻器提供。永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)常采用自控式，也需要位置反饋信息，可以采用矢量控制（磁場定向控制）或直接轉(zhuǎn)矩控制的先進(jìn)控制方式。

兩者區(qū)別可以認(rèn)為是方波和正弦波控制導(dǎo)致的設(shè)計(jì)理念不同。最后明確一個(gè)概念，無刷直流電機(jī)的所謂“直流變頻”實(shí)質(zhì)上是通過逆變器進(jìn)行的交流變頻，從電機(jī)理論上講，無刷直流電機(jī)與交流永磁同步伺服電機(jī)相似，應(yīng)該歸類為交流永磁同步伺服電機(jī)；但習(xí)慣上被歸類為直流電機(jī)，因?yàn)閺钠淇刂坪万?qū)動(dòng)電源以及控制對象的角度看，稱之為“無刷直流電機(jī)”也算是合適的。

無刷直流電機(jī)通常情況下轉(zhuǎn)子磁極采用瓦型磁鋼，經(jīng)過磁路設(shè)計(jì)，可以獲得梯形波的氣隙磁密，定子繞組多采用集中整距繞組，因此感應(yīng)反電動(dòng)勢也是梯形波的。無刷直流電機(jī)的控制需要位置信息反饋，必須有位置傳感器或是采用無位置傳感器估計(jì)技術(shù)，構(gòu)成自控式的調(diào)速系統(tǒng)。控制時(shí)各相電流也盡量控制成方波，

逆變器輸出電壓按照有刷直流電機(jī)PWM的方法進(jìn)行控制即可。

本質(zhì)上，無刷直流電動(dòng)機(jī)也是一種永磁同步電動(dòng)機(jī)，調(diào)速實(shí)際也屬于變壓變頻調(diào)速范疇。

通常說的永磁同步電動(dòng)機(jī)具有定子三相分布繞組和永磁轉(zhuǎn)子，在磁路結(jié)構(gòu)和繞組分布上保證感應(yīng)電動(dòng)勢波形為正弦，外加的定子電壓和電流也應(yīng)為正弦波，一般靠交流變壓變頻器提供。永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)常采用自控式，也需要位置反饋信息，可以采用矢量控制（磁場定向控制）或直接轉(zhuǎn)矩控制的先進(jìn)控制 策略。

兩者區(qū)別可以認(rèn)為是方波和正弦波控制導(dǎo)致的設(shè)計(jì)理念不同。

最后糾正一個(gè)概念，“直流變頻”實(shí)際上是交流變頻，只不過控制對象通常稱之為“無刷直流電機(jī)”。

僅對電機(jī)結(jié)構(gòu)而言，二者確實(shí)相差不大，個(gè)人認(rèn)為二者的區(qū)別主要在于：

1、概念上的區(qū)別。無刷直流電機(jī)指的是一個(gè)系統(tǒng)，準(zhǔn)確地說應(yīng)該叫“無刷直流電機(jī)系統(tǒng)”，它強(qiáng)調(diào)的是電機(jī)和控制器的一體化設(shè)計(jì)，是一個(gè)整體，相互的依存度非常高，電機(jī)和控制器不能獨(dú)立地存在并獨(dú)立工作，考核的也是他們整體的技術(shù)性能。而交流永磁同步電機(jī)指的是一臺(tái)電機(jī)，強(qiáng)調(diào)的是電機(jī)本身就是一臺(tái)獨(dú)立的設(shè)備，它可以離開控制器或變頻器而獨(dú)立地存在獨(dú)立地工作。

2、從設(shè)計(jì)和性能角度上看，“無刷直流電機(jī)系統(tǒng)”設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮將普通的機(jī)械換向變?yōu)?a target="_blank">電子換向后如何還能保持機(jī)械換向電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，考核的重點(diǎn)也是系統(tǒng)的直流電機(jī)特性，如調(diào)速特性等；而交流永磁同步電機(jī)設(shè)計(jì)主要著重電機(jī)本身的性能，特別是交流電機(jī)的性能，如電壓的波形、電機(jī)的功率因數(shù)、效率功角特性等。

3、從反電勢波形看，無刷直流電機(jī)多為方波，而交流永磁同步電機(jī)反電勢波形多為正弦波。

4、從控制角度看，無刷直流電機(jī)系統(tǒng)基本不用什么算法，只是依據(jù)轉(zhuǎn)子位置考慮給那個(gè)繞組通電流即可，而交流永磁同步電機(jī)如果需要變頻調(diào)速則需要一定的算法，需要考慮電樞電流的無功和有功等。

關(guān)于“那么三相無刷直流電機(jī)能不能使用三相正弦交流電呢？如果可以，霍耳器件是否可以不用了？”

從原理上講，三相無刷直流電機(jī)使用三相正弦交流電是可以運(yùn)行的，只不過是運(yùn)行性能可能很差，如果三相無刷直流電機(jī)的反電勢波形為方波，則使用三相正弦交流電時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的諧波損耗，溫升很高。是否需要霍耳器件與使用什么電源（三相正弦交流電或方波脈沖電源）無關(guān)，而與電機(jī)的控制算法、控制策略及控制方式等因素有關(guān)，如果是用無位置傳感器的控制方式則霍耳器件可以不用，如果采用有轉(zhuǎn)子位置傳感器的控制方式，則位置傳感器還是必要的，當(dāng)然可以不用霍耳器件而采用其他的傳感器，如編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器等 樓上說的很詳細(xì)了，簡單說下我的感受吧：

曾測過無刷直流電機(jī)的反電動(dòng)勢，并不是很完美的方波，是像削了頂?shù)恼也?，用直流變頻控制，電機(jī)轉(zhuǎn)速還比較平穩(wěn)，但是要看精度，在不在你的接受范圍內(nèi)了。

無刷直流電機(jī)的電機(jī)本體：定子繞組為集中繞組，永磁轉(zhuǎn)子形成方波磁場；永磁同步電機(jī)的電機(jī)本體：定子繞組為分布繞組，永磁轉(zhuǎn)子形成正玄磁場；

無刷直流電機(jī)的位置傳感器：低分辨率，60度分辨率，霍爾元件，電磁式、光電式；永磁同步電機(jī)的位置傳感器：高分辨率，1/256,1/1024，旋轉(zhuǎn)變壓器，光碼盤；

控制不同： 無刷直流電機(jī)：120度方波電流，采用PWM控制； 永磁同步電機(jī)：正玄波電流，采用SPWM SVPWM控制

整理 | 旺材永磁電機(jī)

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審核編輯 黃昊宇