电静液作动器(EHA)常被称为 “电传动力”，正迅速成为航空航天、机器人、工业自动化及非道路机械领域高性能运动控制的优选方案。EHA 通过电机 - 泵 - 储液模块在本地产生液压，无需依赖集中式液压系统。

该架构已推动多个行业实现技术变革：

航空航天领域：EHA 已应用于主飞控舵面(包括控制横滚的副翼、控制俯仰的升降舵、控制偏航的方向舵等可动气动面)，同时也用于起落架和制动系统。

机器人领域：借助 EHA 的高力密度与精准的可反向驱动特性(即电机未主动驱动时，作动器仍可被外力带动)，满足机器人高精度、大负载的运动需求。

工业与移动机械领域：工业系统将其用于伺服压力机和高动态定位设备，挖掘机、林业机械、农业装备等移动机械也已采用。该技术可减少液压管路布置、降低泄漏风险，并实现按需供能。

随着电气化进程(尤其是汽车及新能源汽车行业)的加速推进，EHA 将在下一代运动系统中发挥更重要的作用。

从集中式液压到分布式动力

传统液压系统依赖中央泵为长距离管路、阀组和蓄能器供油，需保持泵的持续运转。

而 EHA 可将驱动电机的电能转化为液压缸的机械能，省去了传统液压系统的长管路。其作动器内部集成小型密封式泵，替代了中央泵的功能，不仅减少了泄漏点、降低了能量损耗，还能与现代电驱动平台实现天然适配。

EHA 的设计持续朝着轻量化、小型化、高效率及高带宽控制的方向迭代。Lee 等人的论文指出，这些技术需求的实现，离不开集成电机驱动器(IMD)与宽禁带(WBG)半导体的技术演进：IMD 可减小系统体积、精简布线;碳化硅(SIC)、氮化镓(GaN)等 WBG 器件则具备高开关速度、强热稳定性与卓越能效。

集成电机驱动器(IMD)

IMD 将逆变器、栅极驱动器、直流母线组件及控制电路直接集成至电机外壳内。正如 Lee 等人所述，这种设计省去了外置驱动箱、长电缆和大型连接器，可降低寄生电感、缩小系统体积并提升整体可靠性。

通过缩短变流器与电机绕组间的电气路径，IMD 能实现更快的电流调节，直接改善 EHA 的液压压力控制精度与动态响应。同时，电机外壳可作为功率级与绕组的共用散热体，有效缓解系统热梯度问题。

更少的连接器与布线带来了显著的可靠性提升，使 IMD 非常适用于航空航天、机器人及重型机械领域。

IMD 存在多种实现方案：部分方案仅集成功率级，部分则整合了完整的直流母线与控制电路，不同方案对系统尺寸、可制造性及热设计的影响差异显著。

IMD 的结构形式

IMD 可分为四种拓扑结构：径向壳体安装式、轴向壳体安装式、径向定子铁芯安装式、轴向定子铁芯安装式(见图 2)。

在径向安装拓扑中，电机叠片长度(图 2a 中 L1、L2)大于定子直径(D1、D2)，可实现低转子惯量与低转子尖端速度，通常用于高速电机，或轴向空间需预留用于变速箱、冷却风扇等其他部件的场景。

而轴向安装结构更适配高扭矩电机，其叠片长度(图 2b 中 L3)小于定子直径(D3)。相较于壳体安装式，轴向安装 IMD 的异步电机方案集成度更高，但因环境温度更高且安装空间有限，对散热的需求也更为严苛。

IMD 的模块化逆变器拓扑

IMD 常用的逆变器拓扑有四种：四桥臂、六桥臂、三个单相模块及级联型，各类拓扑对开路、短路及电容故障的防护能力各不相同。

六桥臂逆变器中，电机每一相均由一组桥臂驱动，其核心为三个共享直流母线电容的全桥模块。该结构对短路故障和单开关开路故障具备优异的耐受能力，若增设双向开关(如双向可控硅)，还可进一步增强单相短路防护性能。

宽禁带器件：突破性能上限

IMD 实现了架构层面的效率优化，而宽禁带半导体则为下一代 EHA 提供了性能跃升的核心支撑。其高开关频率、低导通与开关损耗、强耐高温能力，在高度集成的电机 - 泵组件中优势尤为突出。

常温下氮化镓器件的比导通电阻最低，但在 150℃左右的高温环境中，碳化硅器件的性能表现更优，因此成为热负荷较高的 EHA 场景的首选方案。

宽禁带器件的高开关速度可实现更精细的电流控制，让电机以极高精度调节泵的输入，进而获得更平稳、精准的液压压力与流量;其低损耗特性可提升系统能效，并缩小无源元件体积，实现驱动器的小型化与轻量化。在紧凑的 IMD 中，这些空间与效率优势会进一步叠加。此外，碳化硅与氮化镓器件均可耐受更高的结温，能提升重载工况下的可靠性，同时降低冷却系统的设计压力。

已有研究数据印证了上述优势：基于碳化硅的 EHA 在 100kHz 开关频率(为传统硅基器件的 4 倍)下，能效提升 2%;200V 氮化镓驱动器相较硅基 IGBT 方案，损耗降低 88.8%，能效提升 4.89%。

但宽禁带器件也带来了新挑战：其快速开关的电压边沿会增大电压变化率(dV/dt)、引发振铃现象并产生共模噪声，因此在基于宽禁带的 IMD 中，需通过优化布局、强化绝缘及增设滤波电路等方式，强化电磁干扰(EMI)抑制能力。

不同电机技术的适配性

Lee 等人的研究中，针对永磁电机(PM)、感应电机及开关磁阻电机(SRM)在 EHA 系统中的表现展开了评估，重点关注转矩响应与循环性能(即电机在持续重复负载循环下，保持效率、避免过热及维持可靠性的能力)。循环性能对航空航天和工业 EHA 至关重要，这类场景下的作动器需应对严苛的容错工况。

永磁电机依靠转子永磁体产生恒定磁通，具备最快的转矩响应、最优的转矩密度与最高能效，是现代 EHA 系统的主流选择，但其缺点是对转子温度敏感，过热可能导致永磁体不可逆退磁。

感应电机技术成熟、可靠性强，但其 EHA 系统能效通常比永磁方案低 10%~20%，且转矩响应速度较慢。

开关磁阻电机的驱动原理为磁阻变化而非转子永磁体，具备高容错性与相对模块化的相独立性。尽管技术持续进步，但其仍面临转矩脉动、磁路非线性及动态响应较慢等挑战。

除热管理外，论文还指出了 IMD 的其他核心挑战，包括永磁电机转子磁通不可控带来的协调控制与故障隔离难题，以及开关磁阻电机系统对耐振、高密度逆变器模块的需求。

更高程度的集成化

高度紧凑的宽禁带基 IMD 在能效与热裕度上的优势，使其具备集成智能功能的可行性，例如嵌入传感器、状态监测与诊断模块，可实现故障检测、实时性能优化及维护需求预测。

宽禁带集成电机驱动器的前景

向宽禁带基 IMD 的技术转型，可为多电平台带来更轻量化的作动器、更快的响应速度与更低的能耗。随着电动汽车规模化制造推动碳化硅器件成本下降、消费级应用带动氮化镓器件降价，宽禁带 IMD 的大规模应用正逐步具备经济性。

将高速、高效的宽禁带变流器直接集成至电机，相比传统架构可实现更高功率密度、更优动态响应与更强紧凑性，完全契合现代电动运动系统的技术需求。

目前行业仍面临诸多挑战，冷却技术、模块化设计及车载诊断系统的创新，是突破现有设计瓶颈的关键。

其技术价值远超航空航天领域：先进机器人、工业机械及未来新能源汽车，均将受益于这种更轻量、高速、高效且易维护的作动器方案。