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?空心杯微型直流电机结构分析


微型电机是由定子、转子、电枢绕组、电刷、换向器等部件组成的,其中转子是由铁芯转子和绕组组成的,而空心杯电机则无铁芯,所以也叫做无铁芯电机。


TF微型电机 


空心杯电机 


心杯电机并非是中空的,由于没有铁芯转子,线圈看起来就像一个杯子,所以叫空心杯电机,空心杯电机在直流电机中是比较特殊的,它可以是有刷电机,也可以做成无刷电机。


微型电机 


空心杯电机除了铁芯之外,永磁体、线圈、换向器、电刷结构都与普通微型直流电机一样,只是少了铁芯而已,空心杯电机的线圈没有其他支撑结构,完全是由导线绕制而成,线圈通过连接板与换向器、主轴连接在一起,连接板材料一般是塑料或环氧树脂组成。主要作用是固定导线和传递力矩。线圈在磁铁与外壳之间的缝隙旋转,从而带动了整个转子旋转。


空心杯电机 


无铁芯结构微型电机彻底的消除了因铁芯形成涡流造成的电能损耗,并且大幅度降低了转子的重量,转动惯性也会减小,相对于传动的铁芯电机,大扭矩急加速减速性能非常突出。综合来讲,空心杯微型电机体积更小、效率高、功率密度高、可控性高、噪音小、散热效果高等诸多优点。


然而,空心杯微型电机由于没有铁芯的支撑,所以电机的线圈只能做得很薄,也导致了线圈和输出轴的连接强度有限,空心杯电机最大的功率也只能做到几百瓦,当然微型空心杯电机功率会更小。


总的来说空心杯一般是应用在需要快速响应的产品中,如导弹飞行方向快速调节、照相机快速自动调焦、工业机器人、仿生肢等,这些应用中,空心杯电机能很好的满足要求。微型空心杯电机体积更小,一些电动玩具、航模、电动牙刷等产品都可以采用空心杯电机作为核心驱动。



有刷空心杯电机与无刷空心杯电机


微型电机爆炸图


从上爆炸图中可以看出,有刷直流空心杯电机是利用物理电刷和换向器的配合来完成换向,无刷直流电机没有电刷结构,线圈导线是直接连接到控制器的,但是无刷电机多了个霍尔传感器。有刷直流电机是线圈,换向器和连接板在外壳和永磁体中间旋转,它们共同组成转子,无刷电机的线圈是固定的,磁铁在中间旋转同时也是转子。

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有刷直流电机的控制非常简单,而无刷直流电机的控制部分牵扯到硬件和App,比较复杂,主要就是在霍尔传感器的配合下,在合适的时间给线圈合适的电流,把机械换向变成电子换向。

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