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空心杯电机的结构及应用

2023-12-02

电机的种类很多,从结构上看,大致可分为两类。一种是我们常见的铁芯电机,一种是无芯电机。在本文中,我们重点关注空心杯电机。

我们都知道电机最重要的两个部件是转子和定子。无芯电机,顾名思义,就是转子内部是空的。你可以把它想象成一个空杯子,中间有一根轴穿过。这是空心杯电机的转子。电动机的结构分为两类。第一类是将线圈制成转子,将磁铁制成定子,并通过特殊手段固定线圈。第二种是将线圈做成定子,磁钢做成转子。一般大功率空心杯都是这种结构。


我们主要讲一下这两类空心杯电机的优缺点:


(1) 电机损耗分为三类: 1. 铜损 2. 铁损 3. 机械损耗。由于空心杯电机没有铁芯,所以空心杯电机只有两大损耗。因此,空心杯电机的第一大优势就是低损耗、高效率。

(2)第一种无铁芯电机,由于没有铁芯,转动惯量小,转速高且稳定,噪音低,发热低。

(3)第二种空心杯电机,由于采用特殊的定子技术,过载能力强,通常为额定值的3倍,持续时间约为60S。由于电机内阻小,发热量小,因此转速非常稳定,扭矩稳定。即使在1转/分钟时,仍能保持扭矩,且振动小、噪音小。


无芯杯的缺点和优点一样明显。最大的缺点是价格高。一般只有中高端行业才会使用空心杯电机。另外,第二种电机(这里特指无刷空心杯)内阻太小。急停时反冲电流较大,因此对驱动器的要求比较高。由于无芯电机克服了铁芯电机的技术障碍,其突出特点集中在电机的主要性能上,因此具有广泛的应用。让我列出几个广泛使用的领域:


1、气泵行业。一般用于医疗机械上的呼吸泵。只要是稳定流量要求高的泵,基本都会采用空心杯电机。毕竟速度稳定才是它的优势。

2、各种飞行器,包括航空、航天、航模等。利用空心杯电机重量轻、体积小、能耗低的优点,可以最大程度地减轻飞行器的重量。

3、AGV行业。 AGV小车的工作环境经常需要爬坡、重载启动,这就要求空心杯电机具有过载能力。对于普通电机来说,一次两次可能还好,但时间长了,电机就会烧坏。

4、服务机器人产业。从安全角度考虑,服务机器人一般要求电压较低。还制造有铁芯的低压电动机。但在扭矩和转速稳定性方面,寿命仍有所欠缺。因此,更多高端服务机器人采用空心杯电机

5、各种家用电器及工业产品。使用空心杯电机作为执行器可以提高产品质量并提供优越的性能。


随着工业技术的进步,各种机电设备严格的技术条件对伺服电机提出了越来越高的技术要求。与此同时,空心杯电机的应用范围已完全脱离高端产品的限制,在通用应用中迅速拓展。应用范围在民用产品等低端产品上,广泛提高产品品质。