空心杯电机的特点和它的七大应用领域

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空心杯电机是一种应用非常广泛的驱动微型电机，具有规格小、输出转速高、低转动惯量、无齿槽、低摩擦等特点而被广泛应用；空心杯电动机属于直流永磁的伺服、控制电动机，也可以将其归类为微特电机。德国的Dr. F. Faulhaber (冯哈伯) 在 1958 年研制出斜绕组线圈绕制技术, 经不断开发和完善，在1965年获得空心杯电机转子线圈斜绕组专利技术。

空心杯电动机具有突出的节能特性、灵敏方便的控制特性和稳定的运行特性，技术先进性十分明显。作为高效率的能量转换装置，在很多领域代表了电动机的发展方向。空心杯电机分为有刷和无刷两种，有刷空心杯电机转子无铁芯，无刷空心杯电机定子无铁芯。空心杯电机通常需要装载编码器、齿轮箱一起使用，具备可调速、减速、加速功能，从而达到使用需求。

空心杯电机原理：空心杯电动机在结构上突破了传统电机的转子结构形式，采用的是无铁芯转子，也叫空心杯型转子。这种转子结构彻底消除了由于铁芯形成涡流而造成的电能损耗，同时其重量和转动惯量大幅降低，从而减少了转子自身的机械能损耗。所以空心杯电机属于直流、永磁、伺服微特电机。

空心杯电机分类：空心杯电机分为有刷和无刷两种，有刷空心杯电机转子无铁芯，无刷空心杯电机定子无铁芯。有刷空心杯就是以线杯加换向器作为电机的转子，无刷空心杯就是以线杯作为定子，永磁磁铁作为转子的结构。

空心杯电机的优点

1）功率密度高：空心杯微电机的功率密度是输出功率与重量或体积的比值，无铁芯转子与普通铁芯转子相比要轻，无铁芯转子消除了铁芯转子产生的涡流与磁滞损耗，提高了微电机的效率，确保较高的输出转矩与输出功率；

2）使用效率高：微电机效率高的原因是因为无铁芯转子没有涡流损耗与磁滞损耗，电阻也非常小降低了铜损；

3）无转矩滞后：无铁芯转子因没有磁滞损耗，所以减少了速度和转矩波动；

4）无齿槽效应：普通微电机会在槽与磁体的相互作用下产生齿槽效应，而无铁芯直流电机就消除了此效应，所以齿槽效应和转矩滞后现象都不会存在；

5）启动转矩低：由于无磁滞损耗、无齿槽效应所以启动转矩非常低，通常轴承负荷是唯一的阻碍；

6）微电机转子和定子之间无径向作用力：没有铁芯转子的直流电机是不存在转子和定子的径向磁力，在一些应用产品中，转子和定子的径向力会造成转子不稳定，减少径向力可改善转子的稳定性；

7）速度曲线平滑、噪音低：没有铁芯转子减少了转矩与电压的谐波，因为微电机内不存在AC场，所以没有AC产生噪音，仅有轴承与气流产生的噪音和非正弦波电流造成的振动；

8）高转速线圈：微电机在高速运转时电感值参数是重要的，电感值小会使起动电压低，通过增加极数和减少机壳的厚度，电感值表笑有助于降低微电机的重量同时提高了功率密度；

9）快速响应：由于微电机感应值低，电流对电压的波动响应快，转子的转动惯量小，转矩和电流的响应转速相当，所以转子的加速度是普通铁芯电机的2倍左右；

10）峰值转矩高：微电机峰值转矩和连续转矩的比值很大，因为电流上升到峰值的过程中转矩常数是不变的，电流和转矩的线性关系能使微电机产生较大的峰值转矩。普通铁芯直流电机达到饱和后，电流不管再加大，直流电机的转矩不会再增加；

11）散热性好：空心杯转子表面有空气流动，比铁芯转子的散热性能要好，铁芯转子的漆包线镶嵌在硅钢片槽内，线圈表面气流少，温升较大，在同等功率输出条件下，空心杯直流电机的温升较小。

空心杯电机的缺点

无铁芯空心杯微电机在处于静止状态下，如绕组一相切断或电源切断一相接通电源，绕组的发生的磁场点2个大小相等，方向相反旋转磁场，它们和转子作用发生的扭矩大小相等，方向相反相互抵消，零起动转矩下电机不能启动，这便是空心杯电机的缺点。

在颈部按摩器减速齿轮箱第二级塑胶齿轮和各类减速电机传动齿轮的应用上，苏州维本Wintone ST550深度静音齿轮专用工程塑料，比常规的POM和PA66塑胶齿轮平均降噪6～12个分贝，ST550材料在兼顾齿轮的传递扭力、耐疲劳性和可靠性的基础上，可帮助大幅降低分贝噪音和冲击型噪音。

Wintone ST550材料可以帮助解决传统的齿轮传动“软性”降噪材料可能会遇到的以下问题：

1.用了一段时间，齿轮被磨掉了或者“堵转”的时候滑牙了—-耐磨耐疲劳性不够；

2.减速齿轮箱装配的时候，加了润滑脂，过段时间，齿轮溶胀了—耐油脂耐化学性不够；

3.在温度稍微高一些的应用环境，比如70摄氏度左右，齿轮箱失效速度会比较快—耐温不够。

Wintone ST550材料在齿轮应用上的特点是：更优异的吸振性能、更静音、耐磨耐疲劳、耐腐蚀、超韧且不受水份影响。

空心杯减速电机能量转换效率很高，其最大效率一般在70%以上，部分产品可达到90%以上（铁芯减速电机一般在70%）。起动、制动迅速，响应极快，机械时间常数小于28毫秒，部分产品可以达到10毫秒以内（铁芯减速电机一般在100毫秒以上）；在推荐运行区域内的高速运转状态下，可以方便地对转速进行灵敏的调节。作为微型减速电机其转速波动能够容易的控制在2%以内。

以下是空心杯减速电机的七大应用领域，供大家参考：

1.应用领域一

电子数码或办公计算机外围设备在空心无刷电机的应用范围里面，其中办公计算机，外围设备以及电子数码是其数量最为庞大的应用领域，尤其涉及生活当中，例如：电影摄像机传真机、打印机、复印机、驱动器等。

2.应用领域二

工业控制领域随着空心无刷电机大规模的生产与研发，其技术已经趋于成熟，由他而制作成的驱动系统，在工业生产中的使用范围也越来越大，甚至可以成为工业用电发动机的主流。工业方面为了降低成本并提高运行效率，所以各大厂商需要提供不同型号的电机，以便能够满足不同系统的需求，因此空心无刷电机在工业的方面的涉足越来越广，现如今已经涉及到印刷、冶金、自动化生产流水线、纺织以及数控机床等行业。

3.应用领域三

试验设备领域众所周知，做实验也需要很多试验设备，而这些实验设备的组成部分中就包括空心无刷电机。这是由于实验室的使用器材对电机的要求非常高，不仅要求具有很好的调控性，也要求精度非常高，例如搅拌机，离心机等，由于使用空心无刷电机制作成的设备能够运行稳定，装卸灵活，并且无噪声，所以其在实验领域应用的范围愈加广泛。

4.应用领域四

家电等领域生活中我们会使用到很多的家用电器，例如变频冰箱与变频空调等家电设备。这些常见的变频设备其实也主要是得益于空心无刷电机的优越性能。它运用的变频技术的实际上就是家用所用的减速电机在从感应减速电机向无双减速电机及控制器过渡，因此能够满足舒适性高，智能、低噪以及节能环保等相关要求。

5.应用领域五

须快速响应的精密仪器因为空心杯电机摆脱了铁芯调速慢的限制，所以其转速启动与转速调节的灵敏度极其高。能够在军事领域缩短高倍率光驱的响应时间、提高导弹的命中率；在科学研究领域，则能使得采集数据的各项仪器具备以前没有的自动快调焦、高灵敏的记录与分析能力。

6.应用领域六

各式航空航天飞行器由于空心杯电机摆脱了铁芯对重量与设计空间的限制，所以其不仅体积占用空间小，而且还能根据各种航天飞行器的要求进行结构微调，大到军事精密的无人机电机，小到生活中常见的航天模型发电机，均能看见空心杯电机的身影。

7.应用领域七

要求使用便捷的精密仪器由于空心杯电机的高效能量转换率、体积小、重量轻、可续航能力强的特点，使得其很适合应用于各类要求使用便捷的精密仪器中，像是金属探测器、个人导航仪、野外作业的工程仪器。

在蒸汽电动拖把蜗轮蜗杆减速齿轮箱的塑料斜齿轮，以及各类减速电机塑胶齿轮的应用上，苏州维本Wintone T31高温耐磨齿轮专用工程塑料，可以帮您解决常规的齿轮材料可能遇到的一些问题：

1.常规的POM齿轮材料耐热不够的问题；

2.玻纤增强PA66工程塑料，在温度100℃到200℃的区间内，力学性能下降比较快，在齿轮啮合传动受力时变形比较大而容易失效的问题。

3.PPS高温塑料比较脆，易断齿，齿轮传动噪音比较大的问题。

4.PA46高温塑料的吸水率比较大，PA46齿轮的扭力和尺寸受水份影响比较大的问题。

5.PEEK高温塑料对一些齿轮应用的成本压力比较高的问题。

苏州维本Wintone T31高温耐磨齿轮专用工程塑料，在高温齿轮应用上最大的特点是，当连续传动的齿轮温度（这里指的齿轮温度，指的是齿轮连续工作上升到150摄氏度，并保持连续工作几百小时的时候，Wintone T31注塑的齿轮的扭力下降非常少，仍保持常温23摄氏度的扭力的80%以上，而且齿轮形变非常小），对塑料齿轮而言，高温齿轮料的最大的价值是在齿轮温度上升到100摄氏度以上时，尽量保持有效的扭力，另外重要的一点就是在150摄氏度的高温下，塑料的长期热老化后的性能可预测和管理，Wintone T31材料在150摄氏度可以安全工作超过5000小时。

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