空心杯微型直流電機結構分析

2020-12-19 天孚微電機

微型電機是由定子、轉子、電樞繞組、電刷、換向器等部件組成的,其中轉子是由鐵芯轉子和繞組組成的,而空心杯電機則無鐵芯,所以也叫做無鐵芯電機。

TF電機
TF空心杯電機

空心杯電機並非是中空的,由於沒有鐵芯轉子,線圈看起來就像一個杯子,所以叫空心杯電機,空心杯電機在直流電機中是比較特殊的,它可以是有刷電機,也可以做成無刷電機。

微型電機截面圖

空心杯電機除了鐵芯之外,永磁體、線圈、換向器、電刷結構都與普通微型直流電機一樣,只是少了鐵芯而已,空心杯電機的線圈沒有其他支撐結構,完全是由導線繞制而成,線圈通過連接板與換向器、主軸連接在一起,連接板材料一般是塑料或環氧樹脂組成。主要作用是固定導線和傳遞力矩。線圈在磁鐵與外殼之間的縫隙旋轉,從而帶動了整個轉子旋轉。

空心杯電機拆解圖

無鐵芯結構微型電機徹底地消除了因鐵芯形成渦流造成的電能損耗,並且大幅度降低了轉子的重量,轉動慣性也會減小,相對於傳動的鐵芯電機,大扭矩急加速減速性能非常突出。綜合來講,空心杯微型電機體積更小、效率高、功率密度高、可控性高、噪音小、散熱效果高等諸多優點。

然而,空心杯微型電機由於沒有鐵芯的支撐,所以電機的線圈只能做的很薄,也導致了線圈和輸出軸的連接強度有限,空心杯電機最大的功率也只能做到幾百瓦,當然微型空心杯電機功率會更小。

總的來說空心杯一般是應用在需要快速響應的產品中,如飛彈飛行方向快速調節、照相機快速自動調焦、工業機器人、仿生肢等,這些應用中,空心杯電機能很好地滿足要求。微型空心杯電機體積更小,一些電動玩具、航模、電動牙刷等產品都可以採用空心杯電機作為核心驅動。

有刷空心杯電機與無刷空心杯電機

微型電機爆炸圖

從上爆炸圖中可以看出,有刷直流空心杯電機是利用物理電刷和換向器的配合來完成換向,無刷直流電機沒有電刷結構,線圈導線是直接連接到控制器的,但是無刷電機多了個霍爾傳感器。有刷直流電機是線圈,換向器和連接板在外殼和永磁體中間旋轉,它們共同組成轉子,無刷電機的線圈是固定的,磁鐵在中間旋轉同時也是轉子。

有刷直流電機的控制非常簡單,而無刷直流電機的控制部分牽扯到硬體和軟體,比較複雜,主要就是在霍爾傳感器的配合下,在合適的時間給線圈合適的電流,把機械換向變成電子換向。

相關焦點

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    ,空心杯直流電機也是應用比較多的,它解決了傳統電機重、損耗高等問題,空心杯直流電機沒有鐵芯,有效地解決了鐵芯電機因鐵芯形成的渦流造成的電能損耗,沒有鐵芯,微電機的重量和轉動慣量也大幅度降低,減小了轉子的機械能損耗。
  • 空心杯直流電機的應用有哪些?
    微型空心杯直流電機在應用極其廣泛,而且價格便宜,空心杯電機屬於直流電機,它具有突出的節能性、靈敏方便的控制性及穩定性。空心杯電機克服了克服了鐵芯電機的技術障礙,使空心杯電機在很多應用中有不可代替的地位,空心杯電機從軍事、高科技領域和民用領域後,得到迅速發展,已經涉及到非常多的行業產品。
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    在微型直流電機中效率是一個比較重要的參考因素,效率越高的微型直流電機的性能就越好,我們所說的效率指的是微型直流電機的輸出功率和輸入功率的比值,比如微型直流電機消耗了3W的功率,而實際只做了2.55W,那麼則效率只有85%,剩下的15%的功率到哪裡去了呢?
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    微型有刷電機在微型電機中,根據結構與工作原理可以分為有刷直流電機和無刷直流電機。有刷電機的歷史最為悠久,也是至今使用最多的微型電機,微型電機運轉時,線圈與換向器旋轉,磁鋼和碳刷不轉,線圈電流方向的交替變化是隨著微型電機轉動的換向器和電刷來完成。微型電機價格較低,扭力高,結構簡單,易於維護。不過由於有刷微型電機的結構限制,它的缺點也是非常明顯的,如機械換向會與電刷產生摩擦,有電磁幹擾,特別是大型的有刷直流電機噪聲大、需要經常更換電刷。
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    但是這種電機重量還是太大,而且效率不高,發熱也非常嚴重,隨著直流電機的發展,微型有刷直流電機就應用到吹風機當中了,它重量輕、成本低,但是有刷直流電機壽命和轉速無法與串激電機下比,如此之下就應用到了無刷直流電機。
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  • 微型直流電機之有刷電機與無刷電機之間的性能差異
    在微型直流電機的應用中,有刷電機與無刷直流電機各佔半邊江山,這兩種微型直流電機最明顯的區別是一個有電刷一個無電刷。那麼除了在電刷方面的區別之外,它們在性能上還有哪些差異呢?微型直流電機有刷與無刷的性能差異有刷微型直流電機結構簡單、容易被控制,還具有響應快速、啟動轉矩大、變速平穩等等特點,轉速從啟動到最大幾乎是感覺不到振動,而且可以帶動更大的負荷。無刷微型直流電機啟動電阻較大,功率因素小、啟動轉矩相對也較小,帶動負荷也會比較小。
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    01 舵機內部結構舵機內部包括了一個小型微型直流電機其中,高速轉動的直流微型電機提供了原始動力,帶動變速(減速)齒輪組,使之產生高扭力的輸出,齒輪組的變速比愈大,舵機的輸出扭力也愈大,也就是說越能承受更大的重量,但轉動的速度也愈低。
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