隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電動(dòng)機(jī)技術(shù)也在不斷地革新。尤其是如今工業(yè)領(lǐng)域?qū)﹄妱?dòng)機(jī)的伺服特性不斷提出更高的期望和要求，空心杯電機(jī)也就應(yīng)運(yùn)而生了。空心杯電機(jī)采用的是無(wú)鐵芯轉(zhuǎn)子，這種新穎的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)徹底消除了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗，大大地提高了電動(dòng)機(jī)的伺服特性。既然空心杯電機(jī)功能如此強(qiáng)大，下面賢集網(wǎng)小編為您詳細(xì)講解空心杯電機(jī)結(jié)構(gòu)原理、優(yōu)缺點(diǎn)、型號(hào)與使用壽命的先關(guān)知識(shí)。
   一、空心杯電機(jī)結(jié)構(gòu)原理



空心杯電動(dòng)機(jī)采用的是無(wú)鐵芯轉(zhuǎn)子，也叫空心杯型轉(zhuǎn)子，在結(jié)構(gòu)上突破了傳統(tǒng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式。空心杯電動(dòng)機(jī)屬于直流永磁的伺服、控制電動(dòng)機(jī)，也可以將其歸類(lèi)為微特電機(jī)。



1、空心杯電機(jī)結(jié)構(gòu)



空心杯電機(jī)的結(jié)構(gòu)組成為：后蓋、接線(xiàn)端子、電刷端蓋、電刷、換向器、杯形繞組（轉(zhuǎn)子）、轉(zhuǎn)軸、墊圈、滑動(dòng)軸承、外殼、磁鐵（定子）、法蘭、定位環(huán)。



定子由永磁體、殼體、法蘭組成。外殼提供了恒定的磁場(chǎng)，使電機(jī)無(wú)鐵損耗。沒(méi)有軟磁性牙齒。所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩是均勻的，即使在低速下也能使運(yùn)行平穩(wěn)。在較高的速度下，電機(jī)能減少振動(dòng)，減少噪音。有繞組和換向器的轉(zhuǎn)子。繞組通過(guò)所謂的換向板連接到軸上。線(xiàn)圈在磁鐵和外殼之間的氣隙中運(yùn)動(dòng)。換向系統(tǒng)使用一對(duì)貴金屬刷減少了電刷火花。減少的電刷火花產(chǎn)生較少的電磁排放。



2、空心杯電機(jī)原理



空心杯電動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上突破了傳統(tǒng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式，采用的是無(wú)鐵芯轉(zhuǎn)子，也叫空心杯型轉(zhuǎn)子。



這種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)徹底消除了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗，同時(shí)其重量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大幅降低，從而減少了轉(zhuǎn)子自身的機(jī)械能損耗。所以空心杯電機(jī)屬于直流、永磁、伺服微特電機(jī)。



二、空心杯電機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)



空心杯電機(jī)優(yōu)點(diǎn)：



1、功率密度高



功率密度是輸出功率與重量或體積的比值，銅板線(xiàn)圈方式的馬達(dá)體積小，性能好。與傳統(tǒng)的線(xiàn)圈相比，銅板線(xiàn)圈方式的感應(yīng)線(xiàn)圈要輕。



無(wú)需卷線(xiàn)和有槽硅鋼片，消除了它們產(chǎn)生的渦流和磁滯損耗；銅板線(xiàn)圈方式的渦流損耗很小并且易控制，提高了馬達(dá)的效率，確保了較高的輸出轉(zhuǎn)矩和輸出功率。



2、效率高



馬達(dá)的效率高在于：銅板線(xiàn)圈方式?jīng)]有卷線(xiàn)和有槽硅鋼片造成的渦流和磁滯損耗；另外，電阻較小，降低了銅損（ I^2*R ）。



3、無(wú)轉(zhuǎn)矩滯后



銅板線(xiàn)圈方式無(wú)有槽硅鋼片，無(wú)磁滯損耗，無(wú)齒槽效應(yīng)減少了速度和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。



4、無(wú)齒槽效應(yīng)



銅板線(xiàn)圈方式無(wú)有槽硅鋼片，這就消除了槽與磁石相互作用的齒槽效應(yīng)，線(xiàn)圈是沒(méi)有鐵心的結(jié)構(gòu)，所有的鋼鐵部件要么一起轉(zhuǎn)動(dòng)（比如，無(wú)刷馬達(dá)），要么全部靜止不動(dòng)（比如，有刷馬達(dá)），齒槽效應(yīng)和轉(zhuǎn)矩滯后現(xiàn)象明顯不存在。



5、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩低



無(wú)磁滯損耗，無(wú)齒槽效應(yīng)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩很低。在啟動(dòng)時(shí)，通常軸承負(fù)荷是唯一的阻礙。這種方式可以使風(fēng)力發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)風(fēng)速很低。



6、轉(zhuǎn)子與定子間無(wú)徑向作用力



由于沒(méi)有靜止的硅鋼片，所以不存在轉(zhuǎn)子與定子間的徑向磁力。在關(guān)鍵應(yīng)用場(chǎng)合中，這一點(diǎn)尤其重要。因?yàn)檗D(zhuǎn)子與定子間的徑向力會(huì)造成轉(zhuǎn)子不穩(wěn)定。減少?gòu)较蛄⒏纳妻D(zhuǎn)子的穩(wěn)定性。



7、速度曲線(xiàn)平滑，噪音小



沒(méi)有有槽的硅鋼片，減小了轉(zhuǎn)矩和電壓的諧波。同時(shí)，由于馬達(dá)內(nèi)不存在 AC 場(chǎng)，所以也沒(méi)有 AC 產(chǎn)生的噪音。僅有軸承和氣流產(chǎn)生的噪音和非正弦波電流造成的振動(dòng)。



8、高速無(wú)刷線(xiàn)圈



高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電感值小是必要的。電感值小使啟動(dòng)電壓低。通過(guò)增加極數(shù)和減少機(jī)殼的厚度，電感值變小有助于降低馬達(dá)的重量。同時(shí)，又提高了功率密度。



9、快速響應(yīng)有刷線(xiàn)圈



銅板線(xiàn)圈方式的有刷馬達(dá)，由于感應(yīng)值低，電流對(duì)電壓的波動(dòng)響應(yīng)快。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，轉(zhuǎn)矩與電流的響應(yīng)速度相當(dāng)。因此，轉(zhuǎn)子加速度是傳統(tǒng)的馬達(dá)的 2 倍。



10、峰值轉(zhuǎn)矩高



峰值轉(zhuǎn)矩與連續(xù)轉(zhuǎn)矩的比值很大，是因?yàn)楫?dāng)電流上升到峰值的過(guò)程中，轉(zhuǎn)矩常數(shù)是不變的。電流與轉(zhuǎn)矩的線(xiàn)性關(guān)系使馬達(dá)能產(chǎn)生較大的峰值轉(zhuǎn)矩。傳統(tǒng)的馬達(dá)，當(dāng)馬達(dá)達(dá)到飽和后，不管再加多大的電流，馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩不會(huì)再增加。



11、正弦波誘起電壓



由于線(xiàn)圈的精確位置，馬達(dá)的電壓諧波較低；并且由于銅板線(xiàn)圈在氣隙中的這種結(jié)構(gòu)使產(chǎn)生的誘起電壓波形平滑。正弦波驅(qū)動(dòng)和控制器可以使馬達(dá)產(chǎn)生平滑的轉(zhuǎn)矩。這種特性在慢速運(yùn)轉(zhuǎn)的物件（例如，顯微鏡、光學(xué)掃描儀和機(jī)器人）和精確位置控制上特別有用，平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)控制是其關(guān)鍵。



12、散熱效果好



銅板線(xiàn)圈內(nèi)外表面都有空氣流動(dòng)，這比有槽轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈的散熱好。傳統(tǒng)的漆包線(xiàn)嵌在硅鋼片的槽里，線(xiàn)圈表面氣流很少，散熱情況不良，溫升較大。同等的輸出功率，銅板線(xiàn)圈方式的馬達(dá)溫升較小。



空心杯電機(jī)缺點(diǎn)：



當(dāng)直流電機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，如果繞組一相切斷或電源切斷一相接通電源，繞組的發(fā)生的磁場(chǎng)點(diǎn)2個(gè)大小相等，方向相反旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，它們和轉(zhuǎn)子作用發(fā)生的扭矩大小相等，方向相反相互抵消，零起動(dòng)轉(zhuǎn)矩電機(jī)不能啟動(dòng)，這便是空心杯減速電機(jī)的缺點(diǎn)。



空心杯減速電機(jī)的缺點(diǎn)是一種危險(xiǎn)很大的故障，首先我們需要檢查下直流電機(jī)是否故障，檢查電源電路是否有斷路開(kāi)關(guān)，是否有熔保險(xiǎn)絲，然后檢查三相繞組各相有無(wú)斷流現(xiàn)象。



另外，重新啟動(dòng)電機(jī)，如果電機(jī)阻隔故障，不能啟動(dòng)，同時(shí)嗡嗡響的，這個(gè)時(shí)候及時(shí)切斷電源。電源電纜斷線(xiàn)的話(huà)，斷了的時(shí)候更是查明，再下面的線(xiàn)索良好時(shí)熔保險(xiǎn)絲，應(yīng)該換同規(guī)格的熔場(chǎng)合啟動(dòng)器故障，應(yīng)該認(rèn)真的檢查和修理發(fā)動(dòng)機(jī)，如果一相巻線(xiàn)遮斷，下面是重新考慮好或交換切斷繞組。



三、空心杯電機(jī)型號(hào)



空心杯電機(jī)分為有刷和無(wú)刷兩種，有刷空心杯電機(jī)轉(zhuǎn)子無(wú)鐵芯，無(wú)刷空心杯電機(jī)定子無(wú)鐵芯。



常見(jiàn)工業(yè)級(jí)空心杯電機(jī)型號(hào)為：供應(yīng)直徑Φ10、Φ12、Φ15，Φ16，Φ17，Φ18，Φ20，Φ22，Φ24，Φ28，Φ30，Φ32空心杯電機(jī)。



四、空心杯電機(jī)使用壽命



空心杯電機(jī)的壽命一般在15年至20年，空心杯電機(jī)的壽命長(zhǎng)短大體上取決于使用者的保養(yǎng),使用環(huán)境的好壞及電機(jī)在使用中受到的電磁、熱、振動(dòng)等因素，具體的空心杯電機(jī)應(yīng)具體的分析。



例如,像通用有刷小功率電機(jī),其壽命就主要取決于換向器,軸承,電刷的長(zhǎng)短,它們的壽命終結(jié)后,無(wú)法更換。



對(duì)直流電機(jī),永磁直流電機(jī)等中小功率的電機(jī)，它們的壽民就取決于整流子和繞組的絕緣壽命,軸承的損壞和電刷磨光可以更換,甚至于永磁材料退磁后可進(jìn)行再?zèng)_磁,這就延長(zhǎng)了電機(jī)的壽命,比買(mǎi)新電機(jī)要便宜多了。


通常如好好的保養(yǎng),合理的選擇空心杯電機(jī)的容量和安裝的形式等,都會(huì)使電機(jī)的使用壽命達(dá)到所設(shè)計(jì)的使用壽命,甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)壽命。


以上就是賢集網(wǎng)小編為您講解關(guān)于空心杯電機(jī)結(jié)構(gòu)原理、優(yōu)缺點(diǎn)、型號(hào)與使用壽命的全部知識(shí)內(nèi)容。多年來(lái)空心杯電動(dòng)機(jī)憑借著突出的節(jié)能特性、靈敏方便的控制特性和穩(wěn)定的運(yùn)行特性使得其在很多領(lǐng)域代表了電動(dòng)機(jī)的發(fā)展方向。而且作為高效率的能量轉(zhuǎn)換裝置，空心杯電動(dòng)機(jī)在很多應(yīng)用場(chǎng)合都擁有了不可替代的地位。