电机技术期刊揭秘无刷直流与永磁同步的区别大决战

导语：无刷直流电机与永磁同步电机在理论基础、构造设计、控制策略、功率密度效率以及响应性能范围等方面展现出显著的差异。选择合适的驱动系统，需考虑具体应用需求。无刷直流电机优于精确控制和高功率输出，而永磁同步电机则更适合于高能量密度和宽广操控范畴。

一、原理与结构对比

1.1 无刷直流电机：

无刷直流电机依赖于转子端部的相通旋转磁场产生，从而通过感应极同步来实现换向，以此推动转子的旋转运动。其核心组成包括永磁体构成的转子、一圈线圈包裹的定子以及位置传感器。通过调整当前方向及大小，可精确控制转子的运行状态。

1.2 永磁同步电机：

永磁同步电机会利用定子与转子的相互作用生成轴向力以驱动其旋转运动。在其中，定中的线圈会产生激励磁场，而由永久铁制成的变位物（即“变位”或“自励”）提供恒定的旋转周围强场。这两种类型虽然外观上有所类似，但它们之间最显著区别在于，无刷直流型中使用的是辅助性的固定域，而在PMSM中，它们是负责创造激励力的主要部分。

二、控制方式比较

2.1 无刷直流電機：

無刷直流電機之間常見兩種主導控制方法分別為霍爾傳感器反饋與反電勢調節技術。在霍爾傳感器反饋模式下，由於可以直接監測轉子的位置來判斷換向時刻，從而根據實際狀況調整電流量方向與大小。而反電勢調節則透過估算轉子的位置並觀察線圈內產生的逆電壓來進行調整，這種方式可達到較高效率與輸出力矩，並且允許更加精確地進行操作。

2.2 永磁同步電機：

至於永磁同步電子驅動系統，其主要運用的是交流性法數對應策略之一，即通過檢測并分析線圈當中的變化來維持最佳操作條件。此外，這些系統還會依賴先進算法以將轉速與負載條件最佳匹配。此外，適當設計這些系統可以大幅提高能量轉換效率，並降低損耗因素。

三、高效能特性比較

3.1 無刃直流馬達：

無刃直接馬達擁有一個優越點就是它們具有極佳的功率密度和最高工作效率。不僅如此，由於不需要油漆帶可能引起磨損，它們減少了維護成本並延長了使用壽命。此外，因為這些馬達採用了一種稱為"反FEEDBACK" 的特殊回授技術，它們幾乎完全消除了因銅損失或鐵損失造成的一切問題。

3.2 永久式同步馬達:

雖然PEMSM也提供了高度緊湊、高効能輸出的選項，但它們通常伴隨着較低的一般性能指標，如有效係數和總體運行效率值。這是由於PEMSM需要維持一個強大的靜態偏置場，使得動作發生更多額外熱量發生—例如由于涡轮损耗—從而降低整體效益。但是，可以通過優化材料組合和改進操控策略來增強PEMSMs能力，使其成為競爭力更強的一員，在某些情況下甚至超越BLDCs.

四、響應特性與範圍對比

4.1 BLDC 馬達:

BLDC 類型具有顯著良好的響應速度以及廣泛操控範圍。一方面，由於沒有移動零件或者被稱為「軸端」元素，因此BLDC 類型擁有輕盈且靈活的手臂，在快速變化環境中表現卓越；另一方面，這些設備允許人員通過調整給定的輸入信號（即加速度/減速命令），從而獲得預期結果或遵循特定的路徑計畫；因此，不論是在運動平穩性還是在執行複雜任務上，都有顯著優勢。

4.2 PSMC 馬達:

然而，比起BLDC 系統,PMSG 系統就顯得有些慢腳多餘，因為他們包含了一個大的惰性元件——所謂「軸心」的那部分——使得他們難以準確跟蹤任何快速變化的情景。此外，這樣一個複雜系統也意味著如果要做好精確操控，就必須細致地處理各個參數設定，以便獲得想要的事業效果。如果你想讓你的PMSG 提升到最佳狀態，你就必須花時間研究如何最大限度地提升他的敏捷度，并使他保持足夠靈活以滿足所有您可能遇到的挑戰需求。

综上所述，无刷直流电动和永磁同步电动在理论基础与构筑设计以及控制策略等方面展现出明显的区别。当你需要为特定应用程序选择合适的驱动系统时，这一知识是非常有助的。

无刷直流电动更适合高功率输出和精确控制所必须的应用程序；而永磁同步电动则比较适合高功率密度和宽广操控范围所需求的应用程序。