当今，节约能源和保护环境是全世界共同关心的问题，我国政府也提出了可持续发展战略。目前，中国的电动机功耗每小时超过2万亿kW，约占全国用电量的60%和工业用电量的80%。永磁无刷直流电动机（brushless permanent-magnet DC motor, BLDCM）具有效率高、能耗低，与有刷直流电动机相比有无换相火花、运行寿命长、噪声低等优点，已广泛应用于航空、军事、医疗器械、机床加工等领域。目前，研究、开发和生产无刷直流电动机已成为新的趋势。

近年来，随着现代控制理论和计算机技术的快速发展，电动机的优化方法由传统的机械搜索发展到智能优化，最优化理论与技术的应用日益广泛。然而，由于转子磁路结构相对复杂，无刷直流电动机的优化设计方法尚未完善。

齿槽转矩是由转子永磁体与定子齿槽相互作用产生的，会引起BLDCM振动并产生噪声，从而使系统的控制精度及运行效率降低。对BLDCM进行合理的转子结构设计可以降低齿槽转矩，提升电动机效率。本文从转子极面结构、气隙长度以及极弧系数对BLDCM的影响等方面进行设计分析综述，并对亟需解决的关键技术问题进行归纳总结，以期为今后高效无刷直流电动机的优化设计提供参考。

图1 永磁体与电枢的相对位置

图2 转子偏心结构示意图

结论

本文主要从永磁无刷直流电动机转子表面的磁极结构、气隙长度、极弧系数这3个方面，分析了BLDCM结构参数的优化设计。在实际设计中，可根据自身实际情况综合考虑选取合适的优化方案。

由此对无刷直流电动机近几年来的研究重点及亟需解决的关键技术给予总结：

• 1）目前广泛使用的无刷直流电动机槽极比为3，但由于这类电动机铜耗较大，不利于提高效率，因此迫切需要研究新的槽极结构。
• 2）电动机的优化是一个非线性和多极值问题，随着现代智能优化算法研究的发展，今后在电动机优化设计中不仅要进一步加强对全局优化算法的研究，还要将多种优化算法相结合从而形成新的优化算法。
• 3） 对于采用效率更高的驱动控制以实现BLDCM整体驱动系统的高效性，还有待进一步研究。