稀土永磁无刷直流电机的发展与在航空领域全电刹车系统上的应用研究.docx
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稀土永磁无刷直流电机的发展与在航空领域全电刹车系统上的应用研究
稀土永磁无刷直流电机的发展与在航空领域全电刹车系统上的应用研究
稀土永磁无刷直流电机的发展与在航空领域全电刹车系统上的应用研究
摘要
无刷直流电机体积小、重量轻、结构简单，既具有普通直流电机的良好调速性能，又不需要机械换向装置，可靠性强，效率高。
由于具有上述诸多优点使其有着广阔的应用前景。
而飞机全电刹车系统是新一代飞机刹车系统。
随着电机制造技术及相关的电力电子技术飞速发展，飞机全电刹车系统引起航空工业界越来越多的关注。
研究无刷直流电机在飞机全电刹车领域的应用对我国国防和航空领域的发展有着重要意义。
本文主要研究了稀土永磁无刷直流电机的发展与在航空领域全电刹车系统上的应用。
论文首先是对稀土永磁无刷直流电机进行研究和剖析，详细介绍了稀土永磁无刷直流电机的基本结构及工作原理，并通过与其他各种各样的电机相比较分析论证了永磁无刷直流电机的优越性，在此基础上进一步得出无刷直流电机的三个研究方向：
电机设计，转矩波动抑制，无刷直流电机控制器。
并指出该电机是航空领域最有发展前景的电机。
其次本文详细介绍了全电刹车系统，同样运用对比的方法研究了全电刹车系统相比于传统刹车系统的优势所在。
然后在全电刹车系统的作动电机选型方面本文通过深入的对比与研究最终得出永磁无刷直流电动机是作动电机的最佳选择这一结论。
进一步地通过建立简化模型和画出仿真图像来证实无刷直流电机作作动电机的飞机电刹车系统刹车效率高。
关键词：
稀土永磁，无刷直流电机，全电刹车系统，液压刹车系统，
作动电机
引言
上个世纪80年代由于节能的需要、稀土材料的开发，采用永磁材料的电机在我国获得迅猛发展，最早应用于同步电动机和直流电动机。
众所周知，直流电动机调速性能好（调速范围宽、速度平稳、启动转矩大、低速性能好），调速电源简单，应用范围极其广泛，但因采用机械整流器换向，由于电流换向火花、电刷及换向器磨损，电磁干扰及噪声大、需要定期维护，直流电动机的速度、可靠性和寿命受到一定限制，在多数情况下为交流电动机所取代。
交流电动机在调速性能上仍不及直流电动机，随着电机控制理论的发展、电力电子及微电子技术、稀土永磁材料的最新进展，促成了一种新型电动机的诞生，它用电子换向取代了机械换向，以永磁材料作为转子，其结构类似于永磁同步电动机，与驱动电源结合组成完全具有直流电动机特性的永磁无刷直流电动机（以下简称无刷直流电机）。
由于稀土永磁无刷直流电机的体积小，重量轻，耗材少，效率高等优越性能和诸多优点使其在航空领域显示出广泛的应用前景和强大的生命力。
随着设备的小型轻量化、节能化的要求，对无刷直流电动机的轻薄短小化、高输出化、高效率化设计有了更高的要求。
而多电飞机是未来军机发展的方向，这为大功率无刷直流电机的性能提出了更高的要求。
大功率无刷直流电机应用范围越来越广适用于大运、大客以及各种飞机用EMA、EHA、EBHA、DDA等。
本文主要就稀土永磁无刷电机在航空领域全电刹车系统的应用与发展展开讨论。
目前，稀土永磁无刷直流电机凭借其独特的性能优势无疑已经成为21世纪最有发展前景的电机，也正因为其卓越的性能优势使其在飞机电刹车领域成为首选的作动电机。
随着中国航空工业的迅速发展，尤其是在关乎中国国防安危的战机领域的发展领域，飞机电刹车系统显得尤为重要。
如今先进战机的发展都追求速度与隐身两大方向，这两大方向也成为许多国家发展先进战机的瓶颈。
而稀土永磁无刷直流电机在飞机电刹车和其他领域的广泛应用为我国提供了发展先进战机的契机。
第一章无刷直流电机
1.1无刷直流电机的基本结构
一般永磁无刷直流电动机主要由电动机本体、位置检测器和电子开关线路三部分组成。
如图1，无刷直流电动机转子上的永磁体提供励磁，定子上是电枢绕组，电子开关线路直接与电枢绕组相连，电子开关线路和位置检测器的作用与有刷直流电机的机械换向器相同。
图1无刷直流电机组成框图
1.2各组成部分发展状况[32]
1.2.1电动机本体
无刷直流电动机在电磁结构上和有刷直流电动机基本一样，但它的电枢绕组放在定子上，转子采用永磁材料。
永磁材料的使用，大大减小了无刷电动机的重量、简化了结构、提高了性能，使其可靠性得以提高。
第三代钕铁硼永磁材料的应用，进一步减少了电机的用铜量，促使无刷电机向高效率、小型化、节能的方向发展。
1.2.2电子换相电路
控制电路：
无刷直流电动机通过控制驱动电路中的功率开关器件，来控制电机的转速、转向、转矩以及保护电机，包括过流、过压、过热等保护。
目前，控制电路一般有专用集成电路、微处理器和数字信号处理器等三种组成形式。
数字信号处理器是控制电路发展的方向。
驱动电路：
驱动电路输出电功率，驱动电动机的电枢绕组，并受控于控制电路。
驱动电路由大功率开关器件组成。
由于晶闸管的出现，直流电动机才从有刷实现到无刷的飞跃。
随着电力电子技术的飞速发展，出现了全控型的功率开关器件。
目前，全控型开关器件正在逐渐取代线路复杂、体积庞大、功能指标低的普通晶闸管，为驱动电路实现智能化、高频化、小型化创造了条件。
1.2.3转子位置检测电路
永磁无刷电动机是一闭环的机电一体化系统，它是通过转子磁极位置信号作为电子开关线路的换相信号，因此，准确检测转子位置，并根据转子位置及时对功率器件进行切换，是无刷直流电动机正常运行的关键。
为适应无刷电动机的进一步发展，无位置传感器应运而生，它一般利用电枢绕组的感应反电动势来间接获得转子磁极位置，与直接检测法相比，省去了位置传感器，简化了电动机本体结构，取得了良好的效果，并得到了广泛的应用。
但对于靠反电动势进行位置检测的无位置传感器无刷电动机，由于静止时不产生反电动势，因而如何顺利启动是该电机需要解决的问题。
1.3无刷直流电机的工作原理
以二相导通星形六状态无刷方波电机为例来说明电机的工作原理，如图2所示。
图2稀土永磁无刷直流电动机工作原理示意图
当转子位置位于图2（a）所示位置时，检测到的磁极位置信号，经过控制电路逻辑变换后驱动逆变器，使功率开关管T1、T6导通，即绕组A、B通电，A进B出，电枢绕组在空间合成磁势Fa，如图2（a）所示。
此时定转子磁场相互作用拖动转子顺时针方向转动。
电流流通途径为：
电源正极→T1管→A相绕组→B相绕组→T6管→电源负极。
当转子转过60°电角度，达到图2（b）中位置时，位置传感器输出信号，经逻辑变换后使开关管T6截止，T2导通，此时T1仍导通，则绕组A、C通电，A进C出，电枢绕组在空间合成磁场如图2（b）中Fa。
此时定转子磁场相互作用使转子继续沿顺时针方向转动。
电流流通路径为：
电源正极→T1管→A相绕组→C相绕组→T2管→电源负极，依此类推。
当转子继续沿顺时针每转过60°电角度时，功率开关管的导通逻辑为：
T3T2、T3T4、T5T4、T5T6、T1T6……，则转子磁场始终受到定子合成磁场的作用并沿顺时针方向连续转动。
在图2（a）到（b）的60°电角度范围内，转子磁场顺时针连续转动，而定子合成磁场在空间保持图2（a）中Fa的位置不动，只有当转子磁场转够60°电角度到达图2（b）中Ff的位置时，定子合成磁场才从图2（a）中Fa位置顺时针跃变至34（b）中Fa的位置。
可见定子合成磁场在空间不是连续旋转的磁场，而是一种跳跃式旋转磁场，每个步进角是60°电角度。
当转子每转过60°电角度时，逆变器开关管之间就进行一次换流，定子磁状态就改变一次。
可见，电机有6个磁状态，每一状态都是两相导通，每相导通中流过电流的时间相当于转子旋转120°，故该逆变器为120°导通型逆变器[21]。
无刷直流电机的电流和反电势的理想波形如图3所示
图3反电势和电流理想波形
1.4无刷直流电机优点
（1）使用寿命长
目前飞机上大量使用有刷直流电动机，寿命只有几百小时。
随着航空技术的不断发展，各航空电机生产厂都面临延长产品寿命的技术压力。
当寿命要求提高到1000～2000h时，有刷直流电动机的自身特点已无法满足要求。
无刷直流电动机无电刷和换向器，可以大幅度提高寿命指标。
（2）适宜于高速运行
转速越高，电机体积重量可以做得越小。
但有刷直流电机由于机械换向的限制，转速很难在现有基础上进一步提高。
无刷直流电机在轴承允许的条件下，转速可成倍增加。
（3）可靠性高
高空换向火化加大，影响可靠性，不利于电磁兼容；高空电刷磨损加剧，碳粉影响绝缘性能，减少电机寿命。
无刷直流电机则不存在这些问题。
（4）散热容易
无刷直流电机的主要发热源在定子上，自然散热条件好。
同时可以方便地在定子壳体中进行油冷或水冷，特别是循油或喷油冷却可以极大地提高电机的功率密度。
这对于有刷直流电动机是十分危险的。
（5）余度控制方便
无刷直流电机的可靠性薄弱环节在控制器和电机绕组上，多余度控制方法灵活。
有刷直流电动机的薄弱环节在换向，较难实现单轴输出的余度控制。
（6）稀土永磁材料的内禀矫顽力高，磁场定向性好
由于稀土永磁材料的内禀矫顽力高，磁场定向性好，因而容易实现在气隙中建立近似于矩形波的磁场，实现方波驱动，提高电机的出力。
1.5无刷直流电机相比于其他电机的优势
1.5.1无刷直流电动机与异步电动机相比
（1）相对异步电动机转子，无刷直流电机转子上是永磁体，减小了铜耗，并且转子上发热很小，不需要风扇散热冷却等的问题。
这就极大的降低了总功率，使电机具有更高的效率。
（2）异步感应电动机系统较多使用变频调速，由于控制具有非线性问题，并且其控制系统十分复杂。
然而无刷直流电动机控制多采用六状态转子位置检测方法，控制系统相对简单。
（3）转子永磁体采用高磁能积的永磁材料钕铁硼（NdFeB），所以无刷直流电动机转子体积可以相对减小，转子在转动过程中所具有的惯性变小，速度响应更快。
1.5.2无刷直流电动机与永磁同步电动机相比
（1）由于无刷直流电动机采用矩形波供电，而永磁同步电机采用正弦波供电，同等条件下，无刷直流电动机产生的反电动势更大，其转矩也更高，同等情况下输出转矩大15%左右。
（2）在无刷直流电动机中需要产生梯形波磁场，使用简单的外贴式永磁体就可以达到要求，而在同步电机中需产生正弦波磁场和正弦波感应电动势，相比之下，无刷直流电机设计更简单，更容易实现要求。
因此无刷直流电机的成本相对较低。
并且由于永磁同步电动机是正弦波供电，控制系统要求高分辨率的转子位置检测器，所以需要正弦波电流变频器，变频器和控制器成本就较高。
（3）由于无刷直流电动机是以自控式运行的，所以不会像变频调速下重载起动的同步电机那样在转子上需要另加起动绕组，也不会在负载发生变化时产生振荡和失步。
1.5.3无刷直流电动机与有刷直流电动机相比
无刷直流电动机与有刷直流电动机相比具有以下优点：
（1）可靠性能高，寿命长。
（2）无换向火花和无线电干扰，不必经常进行维护。
（3）可在高转速下工作。
（4）噪声很小。
（5）转子上没有绕组，产热很小，外定子上放绕组，有利于散热。
由于稀土永磁无刷直流电机具有上述一系列优点，因而非常适合于对性能、体积重量要求特殊的航空领域，被认为是航空领域最有发展前景的电机。
1.6无刷直流电机研究现状和发展方向
无刷直流电机对的发展研究与应用目前都还只处于尝试阶段，电机各个方面的研究与探索都还有待进一步的深入，根据无刷直流电机的自身结构和目前发展水平我们得出无刷直流电机的研究主要有以下三个方面：
电机设计方面，在转矩波动抑制方面，刷直流电机控制器方面。
在这三个方面的基础上我们列出了一些前辈们的研究成果。
1.6.1在电机设计方面
唐任远等提出了利用永磁电机等效磁路的解析法和图解法，可以分别求解永磁体的工作点，并分析了如何设计永磁体的最佳工作点。
谭建成等人提出了三相无刷直流电动机分数槽集中绕组槽极数组合规律研究，在实践设计中，建议了分数槽集中绕组槽和极数应如何合理组合，才是电机最优的设计方案。
王群京等根据二维电磁场有限元与能量摄动法相结合描述了无刷直流电机绕组电感的求解模型，分析并建立了电机的仿真模型。
1.6.2在转矩波动抑制方面
由于无刷直流电机的齿槽效应，涡流效应，换向等因素，所以在电机工作中会存在一定的转矩脉动，因此国内外专家学者都进行了深入的研究。
Pillay等对无刷直流电机相电流和相电压进行了Fourier级数分解，得到了相电流和相电压的基波和高次谐波分量，进而推导了电机的转矩模型，然后调节绕组的导通角来补偿相对应的转矩谐波，从而能削弱转矩谐波。
张一鸣等从电枢反应可以引起转矩脉动方面进行研究，提出从磁路设计和换相控制方面来抑制转矩脉动。
Lim等提出通过调节电压型逆变器关断角来抑制无刷直流电机控制系统转矩波动的方法。
1.6.3在无刷直流电机控制器方面
对无刷直流电机的控制器研制比较出名的有美国ONSemiconductor和Motorola等公司开发的无刷直流电机控制芯片和MicroLinear公司的无位置传感器控制芯片。
ST公司的ST72141芯片就是专门用在无刷直流电机控制的单片机，内部包含ST公司自有的反电势检测专利技术。
SIEMENS等公司生产的C50X系列单片机也是专门面向无刷直流电机控制的。
美国TI公司推出的TMS320LF2407功能强大的电机控制专用DSP芯片。
从总体上看，由于我国对无刷直流电动机系列的研制开始较晚，研制无刷直流电机的水平与美国和日本相比还有很大的差距，相关理论还有待进一步深入研究。
1.7永磁无刷直流电机在航空领域的应用
稀土永磁无刷电机在飞机上的主要应用对象为各种各样的电力作动系统。
电力作动系统是以电动机为执行元件的驱动系统，广泛应用于飞机的飞控系统、环境控制系统、燃油和起动系统、电刹车系统等。
飞机上采用的作动系统有液压、电力、气压和机械4种。
其中液压作动系统使用最广泛，但目前正在大力发展和最有前途的作动系统是电力作动系统。
随着稀土永磁材料、大功率半导器件和微处理器的发展，电力作动系统已发展到与液压作动系统相竞争的地步。
下面将介绍稀土永磁无刷电机在飞机全电刹车系统方面的发展与研究。
第二章飞机全电刹车工作原理与组成结构
2.1飞机刹车系统介绍
2.1.1飞机刹车系统基本工作原理
飞机着陆后，在地面上滑跑可能出现三种状态：
（1）纯滚动状态：
飞机机轮在地面滚动而不滑动，这种状态出现在飞机着陆至开始刹车阶段或者松刹后机轮和飞机具有相同速度的情况下，这是机轮未受任何制动而完全自由的在地面上滚动。
（2）纯滑动状态：
飞机机轮在地面上滑动而不滚动，这种情况出现在机轮被刹死的情况下，即抱死，一旦出现这种情况，轮胎将急剧磨损，引起爆胎事故，这种状态是我们要极力避免的。
（3）又滚又滑状态：
即我们通常所说的刹车状态，也就是我们所要着重研究的正常刹车过程。
飞机刹车制动主要依靠刹车时轮胎和地面间产生的结合力，即反向摩擦力使飞机减速。
结合力越大，飞机刹车减速就越快，刹停距离就越短，在飞机重量一定的情况下，影响结合力大小的因素是我们称为结合系数的一个无量纲因子μ，该系数不是一个常量，它受诸多因素的影响，并且其间存在着极其复杂的非线性关系，这种关系的准确描述需要依靠大量的试验研究得到[23]。
2.1.2电刹车系统与液压刹车系统
飞机刹车系统是飞机上具有相对独立功能的子系统，其作用是承载飞机的静态重量、动态冲击载荷以及吸收飞机着陆时的动能，实现飞机的起飞、着陆、滑行、转弯的制动和控制。
飞机刹车系统的性能直接影响到飞机的安全升空、安全返航和快速反应，进而影响飞机的整体性能。
目前航空领域的刹车系统主要有全电刹车系统和液压刹车系统。
20年前出现的电刹车系统是一种新的刹车模式，由于具有很多现有液压刹车系统所不具备的优点，它将对未来多电飞机刹车系统的发展起到举足轻重的作用。
飞机的刹车系统一直使用液压装置，从机械防滑刹车系统、电子防滑刹车系统到数字防滑刹车系统，刹车效率不断提高。
但面对进一步提高系统的安全性、可靠性及可维护性的要求，对液压刹车系统而言，目前有着难以逾越的障碍。
电刹车系统的出现为解决这些问题开辟了一个新领域，它彻底改变了液压刹车的操纵形式，实现了电子控制全电刹车的新模式。
2.2飞机全电刹车系统的介绍
飞机全电刹车系统主要由数字式防滑刹车控制盒、功率驱动电路、EMA刹车机架和受刹机轮组成。
EMA刹车机架则由无刷直流电机、滚珠丝杠构成。
系统的基本工作原理与液压刹车系统类似，但是有自身独特的特点，大体运作流程为：
飞机速度信号、机轮速度信号和刹车力矩信号经速度传感器和力矩传感器反馈送入数字式防滑刹车控制盒，产生相应的控制信号输入到电机的功率驱动电路，由功率驱动电路控制电机运转，进而驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠输出刹车压力到刹车盘，产生相应的刹车力矩。
所以全电刹车系统形成了以机轮速度、飞机速度和刹车力矩为负反馈的闭环控制系统。
全电刹车系统的系统组成框图如图4所示：
图4全电刹车系统组成
全电刹车系统与液压刹车系统结构上的主要不同之处就是EMA刹车机架代替了原来的液压活塞刹车机架，而液压刹车系统中的其它刹车部件如炭盘、转矩管、机轮等仍保持不变[8][20]。
由于每副电机滚珠丝杠作动机构的结构完全一样，所以只针对其中一副作动机构画了剖视图，剖试图如图5所示。
图5电作动器剖视图
可以看出，EMA刹车机架是四电机四滚珠丝杠作动机构布局，电机选用重量轻、体积小的稀土永磁无刷直流电机，每个电机通过两级齿轮传动装置，独立控制一个滚珠丝杠作动器。
正常刹车时使用其中的两套电机作动器作动装置，就能完成飞机的安全刹停，另外两套电机作动装置作为应急备用。
齿轮旋转运动到压紧盘轴向压力运动的变换由四个滚珠丝杠作动机构完成——齿轮转动带动丝杠旋转，从而带动螺母的轴向直线运动，给压紧盘施力，电机反转时，螺母回退，由此松刹炭盘，刹停飞机[8]。
2.3全电刹车系统与传统液压刹车系统相比
2.3.1全电刹车系统与传统液压刹车系统不同之处
（1）机电作动装置完全取代传统的液压作动器。
（2）先进的全数字化防滑刹车控制器取代液压刹车控制盒。
（3）全电系统能够通过电机的电流大小间接地控制刹车压力大小。
对作动器而言，采用电作动器由于采用了高性能电机和低惯性的减速器以及滚珠丝杠作执行机构使机电作动器的频率响应提高。
采用的电机的体积小、重量轻和功率大等优点使机电作动器的体积减小，整套刹车系统的重量减轻。
2.3.2全电刹车系统与传统液压刹车系统相比具有优势
（1）机电作动器比充满液压油的液压作动器重量大大减轻。
（2）作动器的动态响应频率有很大的提高，传统的液压刹车系统的响应频率最大为15Hz，而国外所研究的全电刹车系统响应频率可达30Hz，系统的响应频率大大提高。
（3）系统的冗余度和可靠性得到很大的提高，更易于维护，液压系统一直存在着伺服阀抗污染性差，国内制造质量不高。
（4）由国外己经应用的全电刹车系统，全电刹车系统的刹车效率明显提高。
（5）系统的模块化和实时监测功能使飞机更易于维修，全电刹车系统的刹车效率优于液压刹车系统的效率。
可以说，全电刹车系统是下一代刹车系统发展的趋势。
相比于传统液压刹车系统，全电刹车系统存在着安全上、性能上、可靠性上、可维护性上、重量体积上的多重优势，全电刹车系统必将取代现有的液压刹车系统而成为当今刹车系统发展的方向。
随着电力电子技术和现代控制理论的发展，全电刹车系统的研究与应用将越来越受到各国航空工业的重视。
研制全电刹车系统使之取代现有的液压刹车系统是历史必然。
当然，这对飞机设计师而言是一个极大的挑战。
随着电力电子技术及计算机技术的发展，电刹车系统的实现己经成为可能。
图6某型号飞机的全电刹车原理图[31]
2.4全电刹车系统的发展与应用
在近二十年中，许多国家对全电刹车进行了研究，美国已经将全电刹车应用在F16、“全球鹰”等型号上，在国内对电刹车系统的研究才刚刚起步，与其它国家的差距较大。
因此，加紧研究全电刹车系统的关键技术，对实施我国多电飞机计划以及提高国产飞机性能、与国际同行业先进技术接轨、发展我国的国防事业具有深远的历史意义。
美国于1982年研制成功全电刹车系统，并在A-10攻击机上进行了试验。
1990年完成第三代电刹车系统，采用了大力矩钐钴永磁无刷直流电动机和滑轮蜗杆作动器。
1998年美国F-16战斗机试飞新的电刹车系统。
该系统的电作动器采用四台稀土永磁无刷直流电动机。
由于采用无刷电机和低惯性元件，机电作动器的响应频率达20～30Hz，而液压作动器的响应频率仅为10Hz。
采用该电刹车系统可使战斗机减轻22.5～45kg。
相比之下，我国对电刹车控制系统的研制与发达国家差距比较大。
因此，研究全电刹车系统的关键技术，对我国多电飞机的发展具有重大的现实意义，对提高飞机性能、与国际同行业先进技术接轨、发展我国的国防事业都具有深远的历史意义。
第三章飞机全电刹车系统中作动电机的选用
3.1全电刹车系统对作动电机的要求
全电刹车系统中的关键部件—机电作动机构，要求能适应飞机刹车的工作性能要求，恶劣环境的要求和具有高可靠性的要求。
1.工作性能要求：
飞机的刹车系统要求电机具有以下几个方面：
（1）响应速度快，惯性小，工作频率要求能达到20-30Hz；
（2）能够满足最大刹车力矩要求，并具有大力矩的保持功能；
（3）作动机构在出现故障的状态下及时松刹，不会造成刹车机轮的卡滞和应急刹车的使用；
（4）停机刹车或长时间刹车时，不能长时间消耗机载电源的能量。
2.工作环境的要求：
工作环境最高温度2000摄氏度和最低温度-55℃，湿度大于90%时要求系统能保持良好的工作状态。
3.可靠性要求：
（1）系统可靠性。
系统可靠性可用平均无故障工作时间MTBF（MeanTimeBetweenFailure）表示，根据GJB450—2004《装备可靠性工作通用要求》，系统应满足MTBF大于500小时
（2）系统连接电缆和信号线尽量少，以提高系统的可靠性。
（3）工作寿命。
即系统经合理维修与更换附件使其工作寿命应与整套系统同寿命。
（4）系统的工作故障容错性要求。
除了提高组成系统各个器件的可靠性外，还应该对系统的结构冗余组成提出故障容错要求，系统满足一次故障正常，二次故障安全的故障容错要求。
3.2无刷直流电机做作动电机
全电刹车控制系统要求刹车机构动作能够快速地起、停、加速和减速，且运行平稳，到位准确。
要实现这个目标，必须解决好作动电机的选择问题。
众所周知，在所有的电机中，直流电机的调速特性最好，但其不可避免的有刷结构制约了其应用场合。
在工业生产中大量应用的交流异步电机虽然控制简单，却有着调速精度不高的问题，而交流同步电机存在着控制复杂，容易失步的缺点。
相对而言，无刷直流电机结合了直流电机与交流同步电机的优点，具有体积小，寿命长，控制简单，调速精度高，且不会失步的特点。
另外从提高效率，节约能量等方面看，无刷直流电机也有优势。
下面就各种类型的电动机的各自的优缺点和应用场合进行分析。
（1）交流感应异步电动机
电机特点：
异步电动机转子绕组不需与其他电源相连，其定子电流直接取自交流电力系统；与其他电机相比，异步电动机的结构简单，制造、使用、维护方便，运行可靠性高，重量轻，成本低。
与同功率、同转速的直流电动机相比，前者重量只及后者的二分之一，成本仅为三分之一。
异步电动机还容易按不同环境条件的要求，派生出各种系列产品。
它还具有接近恒速的负载特性，能满足大多数工农业生产机械拖动的要求。
其局限性是，异步电动机转矩控制运行时，电机的转矩控制复杂，能量损耗大，所以在机载电机的选择上，交流感应电机不是最优选择。
（2）开关磁阻电动机
电机特点：
结构坚固可靠，成本低；能承受高温、强振动等恶劣环境；电机冷却性能好；转矩方向
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