无芯电机值得吗？

第一台空心杯电机是在 1930 年代设计的，但他们花了几十年的时间才在商业市场上找到自己的位置。如今，从实验室设备到商用飞机，空心杯电机已成为广泛应用中的重要组成部分。Dave Walsha 探讨了空心杯电机可以提高性能的应用 

典型的有刷直流电机包括一个外部定子，通常由永磁体或电磁绕组制成，内部转子由铜线缠绕的叠层铁电枢制成。相比之下，无芯直流电机的转子中没有叠片铁芯。取而代之的是，转子绕组以倾斜或蜂窝结构缠绕，以形成自支撑的空心圆柱体或“篮子”。 

功率更高，重量更轻

无芯电机的主要优点是高功率重量比。去除沉重的铁芯使空心杯电机能够非常高效地运行，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，小型大功率电机用于航空工业的许多应用中，包括飞机机舱门上的锁定机构、调节飞机空调系统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燃料消耗，飞机制造商可以通过选择无芯电机来实现这些重量减轻，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，这会使电机的旋转产生“急动”。它是由于永磁体和转子中的铁叠片的磁相互作用而发生的。由于转子中没有铁，因此无铁芯电机可以消除此问题，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速地加速——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通常由石墨或贵金属制成的电刷进行机械换向，这些电刷紧靠电机的换向器。随着转子转动，通电的换向器上的绕组段发生变化。这使转子的磁场与体内的磁铁保持一致，从而产生一致的扭矩。 

然而，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，为绕组的适当部分供电，从而产生扭矩和旋转。 

无铁芯无刷电机提供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——根据配置的不同，可以延长十倍。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任何磨损部件。 

未来的趋势

尽管有各种好处，但空心杯电机的使用率仍然低于有芯电机，部分原因是其成本较高。但是，一旦考虑到无芯电机可以为应用带来的全部好处，考虑到许多行业对小型化的持续推动，未来几年的平衡很可能会发生变化。 

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。无芯电机使设计工程师能够在给定体积内实现最大性能。

EMS 是英国唯一的FAULHABER有刷无铁芯电机和无刷无铁芯电机供应商。FAULHABER SR 系列的有刷无芯电机具有体积小的特点，因此非常适合在保持高性能的同时减小设备尺寸。在必须延长电机使用寿命的情况下，FAULHABER BHx 系列无刷无铁芯电机可在紧凑的空间内提供强大的设计和高功率。 

无论是有刷还是无刷，空心杯电机都具有一系列优势，从减轻重量和提高功率到消除齿槽效应。对于希望在更小的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投资的项目。