美國無刷直流電動機市場和技術發展動向

胡鴻祥  (上海南洋電機廠)

    【摘  要】本文從市場需求、應用領域、運動控制技術及電機的特點出發，指出近年來無刷直流電動機銷售量的增長速度很快，在運動控制技術領域占有較大的比例。無刷直流電動機在工廠自動化設備中應用廣泛，可望取代有刷直流電動機，并向著高速，高性能、低成本的方向發展。

    【敘 詞】無刷直流電動機．市場，應用，發展，動向

 

1 概述

 

    與有刷直流電動機相比，無刷直流電動機具有體積小、重量輕、效率高，性能好、使用壽命長和維護少的優點。據美國mtt預測公司的用戶研究報告——《直流無刷運動技術》(1986年～1991年)的分析和預測，在世界范圍內，各種運動控制技術正在不斷發展，許多公司都投入這一技術領域，因此，通過競爭使無刷直流電機技術得到了充分展示。1986年美國各種控制電機及配套裝置的市場銷售額約為17億美元，到1991年將達到3l億美元，年增長率為13.7％，其中電機的銷售額1986年占67.8％，從1986年～1991年整個時期看，電機銷售額在逐年遞增，這是因為配套裝置更多地采用了半導體元件，使平均成本降低，而磁鋼及其它電機材料費用則在總體上不斷增加。

 

2 市場的需求

 

    據統計，1986年在美國市場所有的控制電機中，有刷直流伺服電機占有58％的市場份額，無刷直流電機僅占15.1％，但由于對傳動產品的需求不斷增加，而電子設備的成本又在不斷降低，給有刷直流伺服電機銷售帶來一定影響，1991年它的市場份額將降低至41.5％。從廣義上來看無刷技術(即把步進電機和交流調速電機都包括在其中)在1991年將占到整個市場份額的58％以上。表1為美國控制電機和配套裝置的市場消費量。

    mtt研究報告指出，就1986年美國市場無刷直流電機本身而言，銷售量為5.6百萬臺，1.77億美元，在全部電機中占16％；1991年無刷直流電機的消費量可望達到26.5百萬臺，6.3億美元。在全部控制電機中，無刷直流電機1986年占7％，1991年將占16％，增長速度最快。表2列出了美國市場的無刷直流電機在各應用領域所占的份額。

    從表中可知，無刷直流電機將在各個運動控制市場占有較大的份額。①辦公自動化(計算機，商務設備)方面，無刷直流電機增長幅度****，但所占份額較大；②工廠自動化方面，無刷直流電機采用具有主軸和位置功能的新設計；同時，無刷直流電機也正在進入大功率領域，如液力運動系統；③國防和航天方面，無刷直流電機要求體積更小，重量更輕，效率更高和適用性更強；④汽車和家電產品方面增長最快，主要用于增加各種使用和方便功能(如一輛普通汽車中已需25臺輔助電機；****汽車中達70臺輔助電機)，無刷直流電機在這一應用領域將起到重要的替代作用。

 

    在擁有無刷直流電機技術的企業中，沒有一家公司的銷售量超過美國市場的1o％，或者在任何一個應用領域占有統治地位。銷售量****的有20家公司占據市場銷量的63％。其中，fanuc usa公司在工廠自動化領域，nidec公司在辦公自動化領域，papst公司在儀器設備領域和kollmorgen公司在國防和航天領域為最主要的生產廠商。

 

3 應用場合和發展動向

 

    當前，對運動控制起到推動作用的三種最為顯著的技術是電子換向、稀土永磁材料和計算機接口。

 

    目前有刷直流電機技術仍然是最重要的伺服類型，但是無刷直流電機正在日益顯示出重要性。據報道，步進電機為高精度運動控制提供了******的方法。無刷直流電機與有刷直流伺服電機的不同之處在于，它無需維修、運行速度更高、并且沒有換向限制。因此，應用范圍逐步擴大，使市場需求量有很大增加。由于電氣伺服機構的用途增加，用戶希望通過對伺服技術的選擇，大大改善設備和系統的性能，從而對伺服技術的選擇就變得更為苛刻。鑒于這一原因，伺服電機制造廠急于發展能滿足用戶各種要求的技術。伺服系統及其主要用途如附圖所示。

    無刷直流電機在各種工廠自動化設備中    應用廣泛，在要求高轉速或要求伺服機構作為設備和系統的一個運動部件的許多