使用价格比较贵的空心杯电机值得吗？

第一批空心杯电机设计于1930年代，但它们花了数十年时间才在商业市场上找到自己的位置。如今，空心杯电机已成为从实验室设备到商用飞机等广泛应用中的重要组成部分。典型的有刷直流电机包括一个外定子（通常由永磁体或电磁绕组制成）和一个内转子（由缠绕有铜线的叠片铁电枢制成）。

相反，无芯直流电机的转子中没有叠片铁芯。相反，转子绕组以倾斜或蜂窝结构缠绕，形成一个自支撑的空心圆柱体。

更高的功率，更轻的重量

空心杯电机的主要优点是高功率重量比，移除沉重的铁芯后，空心杯电机能够非常高效地运行，并使其成为电机必须在有限空间内提供最大扭矩的应用的理想选择。例如，小型大功率电机在航空业的许多应用中都有使用，包括飞机机舱门的锁定机构、飞机空调系统中调节压力的阀门以及操作锁定销保持起落架伸展。航空公司希望尽可能减轻重量以减少油耗，而飞机制造商可以通过选择空心杯电机来减轻重量，同时保持这些关键应用所需的高水平可靠性和精度。

传统的直流电机可能会遇到称为齿槽效应的问题，这会使电机的旋转出现“抖动”。它的发生是由于转子中永磁体和铁片的磁相互作用。无芯电机消除了这个问题，转子中不存在铁，从而产生更均匀的旋转。没有铁电枢也使得转子惯性非常低，这使得空心杯电机能够非常快地加速，这在需要快速和可重复工作的设备中尤其有利，例如实验室设备。

无铁芯无刷电机

传统的直流电机使用电刷进行机械换向，电刷通常由石墨或贵金属制成，靠在电机的换向器上。随着转子转动，通电的换向器上的绕组段发生变化，这使转子的磁场与主体中的磁铁保持一致，从而产生一致的扭矩。

在无刷电机中，永磁体用于转子，而围绕它的定子是铜绕组，为了在定子中产生变化的磁场，系统需要使用单独的控制器进行电子换向。这会切换电机相位中的电流，为绕组的适当部分提供能量，从而产生扭矩和旋转。

无铁芯无刷电机具有与无芯有刷直流电机相同的基本优势，然而，无铁芯无刷电机的使用寿命通常更长—根据其配置，使用寿命可达十倍以上。这是因为随着时间的推移，与换向器的摩擦会磨损传统电机内部的电刷，而无刷电机除了轴承外没有磨损部件。

未来的趋势

尽管具有各种优点，但空心杯电机的使用仍不如有芯电机，部分原因是人们认为它们的成本较高。然而，一旦您考虑了空芯杯电机可以为应用带来的总收益，考虑到许多行业对小型化的不断推动，这种平衡在未来几年很可能会发生变化。下一代产品通常有望在更小的产品中提供更高的性能，这一点在实验室设备中尤为明显，预计这些设备将随着功能的增加而变得越来越自动化，同时保持较小的尺寸，空心杯电机使设计工程师能够在给定体积的情况下实现最大性能。

结论

有刷空心杯电机和无刷无铁芯电机的特点是体积小，因此非常适合在保持高性能的同时减小设备尺寸。在必须延长电机寿命的地方，无刷无铁芯电机提供坚固的设计，在紧凑的空间内提供高功率。无论是有刷电机还是无刷电机，空心杯电机都具有从减轻重量、提高功率到消除齿槽效应等一系列优势。对于希望在更小空间内提供更高性能的设计工程师来说，空心杯电机是一项值得的投资。

审核编辑：汤梓红