本文是能源管理Series:Delving Into Power Density
您将学到什么：
- 有关高功率密度电动机（HPDM）的细节。
- 最佳的应用程序与HPDM一起服务。
- 为什么BLDC也许是HPDM架构中最受欢迎的。
在大多数电动机中，高功率密度也是一个重要的特征，即使在具有高功率输出能力的微型电动机中。高功率密度电动机（HPDM）是具有高功率/体积比率的。
最小的电动机甚至可以具有高功率输出。HPDM是低速，高扭矩的电动机。这些电动机通常是轻巧的，小，并且具有大量的扭矩和较低的齿轮扭矩。齿轮扭矩定义为克服由转子磁铁和定子铁齿之间的磁吸引力产生的相对扭矩所必需的扭矩。
In HPDMs, a great many motor manufacturers will alloy cobalt with iron (CoFe); however, this is a high-priced alloy. The mineral cobalt is used because it can attain the highest maximum saturation magnetization over all other materials. These motor designs will achieve a high maximum flux density, which can significantly decrease the size and weight of electrical motor cores.
The permanent-magnet dc (PMDC) motor, an HPDM, has poles made from permanent magnets. These magnets are magnetized radially and mounted on the inner area of the cylindrical steel stator. The motor stator acts as a return path for the magnetic flux. The rotor is constructed with a dc armature along with commutator brushes and segments（见图）。
高功率密度电动机的应用
Drones
HPDM的一个主要应用程序是无人机。例如，无刷直流（BLDC）永久磁铁电动机可以为无人机设计提供高功率密度。这些类型的电动机具有高功率质量/体积比，可以轻松为无人机螺旋桨/转子供电。
甚至有50公斤或更多推力能力的工业，重型DC无人机电动机。这些电动机通常使用轻型碳纤维螺旋桨。
汽车
另一个重要的轻巧，电池供电的应用程序是汽车高功率密度系统。这样的设计能够收缩汽车电源系统的尺寸，重量和组件计数。设计师可以创造高效power modules that are able to drive HPDMs, enabling lightweight and efficient power designs for all types of electric vehicles (EVs).
医疗的
医疗领域的HPDM可实现较小的医疗端设备和应用。这类电动机可为便携式或可穿戴设备（例如微型泵和医疗植入物）提供重要应用程序。需要高功率密度的直流电动机的一些示例包括：
- 手术手动工具，需要高性能的小型电动机，这些电动机以较低的振动和噪声运行，并减少EMI/RFI。
- 医院输注泵，需要高效效率和高压密度的电动机溶液。这些将使尺寸减小并增加电池备用寿命，尤其是对于移动临床泵。这些电动机将减小泵的尺寸，因为HDPM缩小到单位毫米直径。
- 航空航天应用程序使用小型，轻巧但功能强大的电动机，这些电动机也可以用于需要精确度和能够承受恶劣环境的应用中。
Industrial
一个主要的应用领域涉及使用BLDC电动机设计的工业电动工具。高功率密度BLDC电动机用于定位，伺服，驱动和可变速度。在这样的应用中，电动机运行稳定性和精确运动控制将是工业和制造业的主要目标。
电动螺丝刀,手钻、钉子枪和pruning shears are just a few of the specific applications. HPDMs in these kinds of devices will reduce package size and weight in the overall design as well.
Summary
在许多应用中，必须将空间和重量保持在最低限度。功率密度是满足此类设计限制的关键因素。
如果设计师正在寻找设计中最佳的功率密度，而其中一个关键组件之一是电动机，那么最佳的选择很可能是无刷的直流电动机架构。由于其出色的功率密度，标准BLDC电动机比拉丝直流或交流电动机具有确定的优势。
Some manufacturers of BLDC motors have incorporated new BLDC motor control technologies that can increase power density. Size, weight, power, and cost savings are achievable by combining the control and power amplification sections of the motor controller into one single solution.
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参考
1.“永久磁铁DC（PMDC）电动机 - 构造，工作和速度控制”，”tutorialspoint.com。
