无刷直流电机(BLDC:Brushless Direct Current Motor),也被称为电子换向电机(ECM或EC电机)或同步直流电机,是一种使用直流电(DC)电源的同步电机。无刷直流电机实质上为采用直流电源输入,并用逆变器变为三相交流电源,带位置反馈的永磁同步电机。
电机有各式各样的种类,而无刷直流电机是当今最理想的调速电机。
它集直流电机与交流电机的优点于一身,既有直流电机良好的调整性能,又有交流电机结构简单、无换向火花、运行可靠和易于维护等优点。因而备受市场欢迎,广泛应用于汽车、家电、工业设备等领域中。
无刷直流电机发展历史
直流无刷电机并不是最早的产品,而是在有刷电机的基础上发展而来的,其结构上要比有刷电机结构复杂。直流无刷电机由电机主体和驱动器组成,区别于有刷直流电机,无刷直流电机不使用机械的电刷装置,而是采用方波的自控式永磁同步电机,并以霍尔传感器取代碳刷换向器,以钕铁硼作为转子的永磁材料。
但是,早在上世纪诞生电机的时候,产生的实用性电机却是无刷形式的。
1740年代:电机发明开始
通过苏格兰本笃会修士和科学家安德鲁·戈登(Andrew Gordon)的研究工作,电机的早期模型首次出现于1740年代。其他科学家,例如迈克尔·法拉第(Michael Faraday)和约瑟夫·亨利(Joseph Henry)继续开发早期的电机,尝试电磁场并发现如何将电能转化为机械能。
1832年:首款换向器直流电机的发明
1832年,英国物理学家威廉·斯特金(William Sturgeon)就发明了第一台可以提供足够动力来驱动机械的直流电机,但是由于其低功率输出,应用上受到严重限制。
1834年:制造了第一台真正的电机
跟随Sturgeon的脚步,美国佛蒙特州的托马斯·达文波特(Thomas Davenport)于1834年发明了第一台正式的电池供电的电机,从而创造了历史。这是第一台具有足够功率执行任务的电动马达,他的发明被用于为小型印刷机提供动力。1837年,托马斯·达文波特和他的妻子艾米莉·达文波特(Emily Davenport)获得了第一项直流电机专利。
但他们的电机设计仍然与William Sturgeon的设计面临相同的功率和效率问题的困扰。且不幸的是,由于涉及高昂的电池电力成本,Thomas破产了,该机器也无法在商业上使用。
托马斯和艾米丽·达文波特的专利电机
1886年:实用性直流电机的发明
1886年,第一台可以在可变重量下恒速运行的实用直流电机面世。弗兰克·朱利安·斯普拉格(Frank Julian Sprague)是其发明者,正是这种电机为工业应用中的电机的广泛应用提供了催化剂。