當今，節約能源和保護環境是全世界共同關心的問題，我國政府也提出了可持續發展戰略。目前，中國的電動機功耗每小時超過2萬億kW，約占全國用電量的60%和工業用電量的80%。永磁無刷直流電動機（brushless permanent-magnet DC motor, BLDCM）具有效率高、能耗低，與有刷直流電動機相比有無換相火花、運行壽命長、噪聲低等優點，已廣泛應用于航空、軍事、醫療器械、機床加工等領域。目前，研究、開發和生產無刷直流電動機已成為新的趨勢。

近年來，隨著現代控制理論和計算機技術的快速發展，電動機的優化方法由傳統的機械搜索發展到智能優化，最優化理論與技術的應用日益廣泛。然而，由于轉子磁路結構相對復雜，無刷直流電動機的優化設計方法尚未完善。

齒槽轉矩是由轉子永磁體與定子齒槽相互作用產生的，會引起BLDCM振動并產生噪聲，從而使系統的控制精度及運行效率降低。對BLDCM進行合理的轉子結構設計可以降低齒槽轉矩，提升電動機效率。本文從轉子極面結構、氣隙長度以及極弧系數對BLDCM的影響等方面進行設計分析綜述，并對亟需解決的關鍵技術問題進行歸納總結，以期為今后高效無刷直流電動機的優化設計提供參考。

圖1 永磁體與電樞的相對位置

圖2 轉子偏心結構示意圖

結論

本文主要從永磁無刷直流電動機轉子表面的磁極結構、氣隙長度、極弧系數這3個方面，分析了BLDCM結構參數的優化設計。在實際設計中，可根據自身實際情況綜合考慮選取合適的優化方案。

由此對無刷直流電動機近幾年來的研究重點及亟需解決的關鍵技術給予總結：

• 1）目前廣泛使用的無刷直流電動機槽極比為3，但由于這類電動機銅耗較大，不利于提高效率，因此迫切需要研究新的槽極結構。
• 2）電動機的優化是一個非線性和多極值問題，隨著現代智能優化算法研究的發展，今后在電動機優化設計中不僅要進一步加強對全局優化算法的研究，還要將多種優化算法相結合從而形成新的優化算法。
• 3） 對于采用效率更高的驅動控制以實現BLDCM整體驅動系統的高效性，還有待進一步研究。