什么是空心杯直流电机?

典型的有刷直流电机由通常由永磁体或电磁线绕组制成的外部定子和由具有线圈绕组的铁叠片制成的内部转子组成。通过换向器和电刷控制转子绕组通电的顺序，以产生连续的旋转。

传统的直流电机由外部永磁体定子和内部转子组成，内部转子由带绕组的铁叠片制成图片来源：瑞诺科技

空心杯直流电机去除了转子中的旋转的叠片铁芯，取而代之的是，转子绕组以偏斜或蜂窝状的方式缠绕，以形成自支撑的空心圆柱体或“篮子”。由于没有铁芯来支撑线圈绕组，所以整个线圈通过电磁线与环氧树脂粘接固定在一起，形成一个坚固的圆柱形粘接体。而内部无芯定子则由诸如钕铁硼，AlNiCo（铝镍钴）或SmCo（sa钴）等稀土磁体制成。

空心杯电机去除了转子中的铁芯。取而代之的是，转子绕组以偏斜或蜂窝状的方式缠绕，以形成自支撑的空心圆柱体。定子磁铁位于无芯转子内部。

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空心杯电机中使用的电刷可以由贵金属或石墨制成。贵金属电刷（银，金，铂或钯）与贵金属换向器配对，这种设计的接触电阻低，通常用于低电流应用。当使用烧结金属石墨电刷时，换向器由铜制成。铜-石墨组合更适合于需要更高功率和更高电流的应用。

空心杯电机具有空心且自支撑的转子，从而减少了质量和惯性

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与传统的铁芯直流电机相比，空心杯电机的结构具有多个优势。首先，去除铁芯显着降低了转子的质量和惯量，因此可以实现非常快的加速和减速速度。而且，无铁芯也意味着没有磁力损失，与传统的直流电动机相比，空心杯设计的效率大大提高（高达90％），还降低了绕组电感，减少了电刷和换向器之间的火花，从而延长了电机寿命并减少了电磁干扰（EMI）。

无铁芯设计使得永磁体和铁叠片之间没有磁性相互作用，在铁芯电机中出现的齿槽效应也得到了消除，所以，空心杯电机转矩脉动极低，电机旋转非常连续、稳定，同时将振动和噪音降至最低。

由于空心杯电机通常用于高动态运动（高加速度和减速度），因此转子中的线圈必须能够承受高转矩并消散由峰值电流产生的大量热量。由于没有铁芯可充当散热器，因此电机外壳通常包含用于促进强制空气冷却的端口。

空心杯电机的紧凑设计使其适用于要求高功率尺寸比的应用，电机尺寸通常在6毫米至75毫米范围内（最小可低至1毫米的尺寸），额定功率通常为250 W以下。无芯设计是电池供电设备的一个特别好的解决方案，因为它们在空载条件下消耗的电流极低。

无芯直流电动机广泛用于医疗应用，包括假肢，小型泵（例如胰岛素泵），实验室设备和X射线机。它们具有处理快速动态动作的能力，也使其非常适合在机器人应用中使用。