电动机两相绕组反电势的差正比于电动机的角速度：
ell=keω 豛~ （v

） (2)

所以电动机绕组中的平均电流为：
iav=（vm-ell）/2ra （a

） (3)

其中，vm= vdc

是加在电动机线间电压平均值，vdc 是直流母线电压，δ 是调制波的占

空比，ra 为每相绕组电阻。由此可以得到直流电动机的电磁转矩：
tm=δ（vdckt/2ra）-kt（ke /2ra

）

kt、ke 是电动机的结构常数，ω 为电动机的角速度（rad/s），所以，在一定的 ω 时，改
变占空比 δ，就可以线性地改变电动机的电磁转矩，得到与他励直流电动机电枢电压控制
相同的控制特性和机械特性。
无刷直流电动机的转速设定，取决于速度指令 vc 的高低，如果速度指令最大值为+5v 对
应的最高转速：vc（max）n max，那么，+5v 以下任何电平即对应相当的转速 n，这
就实现了变速设定。
当 vc 设定以后，无论是负载变化、电源电压变化，还是环境温度变化，当转速低于指令转
速时，反馈电压 vfb 变小，调制波的占空比 δ 就会变大，电枢电流变大，使电动机产生的
电磁转矩增大而产生加速度，直到电动机的实际转速与指令转速相等为止；反之，如果电
动机实际转速比指令转速高时，δ 减小，tm 减小，发生减速度，直至实际转速与指令转
速相等为止。可以说，无刷直流电动机在允许的电网波动范围内，在允许的过载能力以下，
其稳态转速与指令转速相差在 1%左右，并可以实现在调速范围内恒转矩运行。
由于无刷直流电动机的励磁来源于永磁体，所以不象异步机那样需要从电网吸取励磁电流；
由于转子中无交变磁通，其转子上既无铜耗又无铁耗，所以效率比同容量异步电动机高
10%左右，一般来说，无刷直流电动机的力能指针（ cos

θ）比同容量三相异步电动机高

12%-20%。
2.3 与异步电动机的比较
. 由于无刷直流电动机是以自控式运行的，所以不会象变频调速下重载启动的同步电动机
那样在转子上另加启动绕组，也不会在负载突变时产生振荡和失步。
中小容量的无刷直流电动机的永磁体，现在多采用高磁能积的稀土钕铁硼（nd-fe-b）材
料。因此，稀土永磁无刷电动机的体积比同容量三相异步电动机缩小了一个机座号。
近 30 年来针对异步电动机变频调速的研究，归根到底是在寻找控制异步电动机转矩的方
法，而无刷直流电动机的电流或电枢的端电压，就是直接控制电动机转矩的物理量。过去，
由于稀土永磁体价格比较高等因素，限制了稀土永磁无刷直流电动机的应用领域，但是随
着技术的不断创新，其价格已迅速下降，例如，我公司推出得 bs 系列无刷直流电动机的
售价已与异步电动机和普通变频器售价之和相差无几。稀土永磁无刷直流电动机必将以其
宽调速、小体积、高效率和稳态转速误差小等特点在调速领域显现优势。
3 稀土永磁无刷直流电动机的应用
电动机的控制实际上是转矩控制，电动机的体积大小决定于转矩的大小，所以选用电动机

—

时，除了有关安装方式，防护等级以外，莫不以负载转矩稳态负载转矩 tl 和扰动转矩

δ 为中心来考虑电动机的选用。
(1)电动机的电磁转矩 tm 决定了电动机的体积 d2l
x tm=cmd2l
其中 cm 称作电动机常数，它和电动机绕组绝缘等级、散热条件等密切相关。
通常标定的电动机输出功率 pn 是在额定转速 nn 下连续输出额定转矩 tn 乘积关系，如果
pn 以（w）、t 以（nm）、nn 以（r/min）表示，则
pn =0.1047tnnn＝tn n