隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電動機技術(shù)也在不斷地革新。尤其是如今工業(yè)領(lǐng)域?qū)﹄妱訖C的伺服特性不斷提出更高的期望和要求，空心杯電機也就應(yīng)運而生了?？招谋姍C采用的是無鐵芯轉(zhuǎn)子，這種新穎的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)徹底消除了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗，大大地提高了電動機的伺服特性。既然空心杯電機功能如此強大，下面賢集網(wǎng)小編為您詳細講解空心杯電機結(jié)構(gòu)原理、優(yōu)缺點、型號與使用壽命的先關(guān)知識。
   一、空心杯電機結(jié)構(gòu)原理



空心杯電動機采用的是無鐵芯轉(zhuǎn)子，也叫空心杯型轉(zhuǎn)子，在結(jié)構(gòu)上突破了傳統(tǒng)電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式。空心杯電動機屬于直流永磁的伺服、控制電動機，也可以將其歸類為微特電機。



1、空心杯電機結(jié)構(gòu)



空心杯電機的結(jié)構(gòu)組成為：后蓋、接線端子、電刷端蓋、電刷、換向器、杯形繞組（轉(zhuǎn)子）、轉(zhuǎn)軸、墊圈、滑動軸承、外殼、磁鐵（定子）、法蘭、定位環(huán)。



定子由永磁體、殼體、法蘭組成。外殼提供了恒定的磁場，使電機無鐵損耗。沒有軟磁性牙齒。所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩是均勻的，即使在低速下也能使運行平穩(wěn)。在較高的速度下，電機能減少振動，減少噪音。有繞組和換向器的轉(zhuǎn)子。繞組通過所謂的換向板連接到軸上。線圈在磁鐵和外殼之間的氣隙中運動。換向系統(tǒng)使用一對貴金屬刷減少了電刷火花。減少的電刷火花產(chǎn)生較少的電磁排放。



2、空心杯電機原理



空心杯電動機在結(jié)構(gòu)上突破了傳統(tǒng)電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式，采用的是無鐵芯轉(zhuǎn)子，也叫空心杯型轉(zhuǎn)子。



這種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)徹底消除了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗，同時其重量和轉(zhuǎn)動慣量大幅降低，從而減少了轉(zhuǎn)子自身的機械能損耗。所以空心杯電機屬于直流、永磁、伺服微特電機。



二、空心杯電機優(yōu)缺點



空心杯電機優(yōu)點：



1、功率密度高



功率密度是輸出功率與重量或體積的比值，銅板線圈方式的馬達體積小，性能好。與傳統(tǒng)的線圈相比，銅板線圈方式的感應(yīng)線圈要輕。



無需卷線和有槽硅鋼片，消除了它們產(chǎn)生的渦流和磁滯損耗；銅板線圈方式的渦流損耗很小并且易控制，提高了馬達的效率，確保了較高的輸出轉(zhuǎn)矩和輸出功率。



2、效率高



馬達的效率高在于：銅板線圈方式?jīng)]有卷線和有槽硅鋼片造成的渦流和磁滯損耗；另外，電阻較小，降低了銅損（ I^2*R ）。



3、無轉(zhuǎn)矩滯后



銅板線圈方式無有槽硅鋼片，無磁滯損耗，無齒槽效應(yīng)減少了速度和轉(zhuǎn)矩波動。



4、無齒槽效應(yīng)



銅板線圈方式無有槽硅鋼片，這就消除了槽與磁石相互作用的齒槽效應(yīng)，線圈是沒有鐵心的結(jié)構(gòu)，所有的鋼鐵部件要么一起轉(zhuǎn)動（比如，無刷馬達），要么全部靜止不動（比如，有刷馬達），齒槽效應(yīng)和轉(zhuǎn)矩滯后現(xiàn)象明顯不存在。



5、啟動轉(zhuǎn)矩低



無磁滯損耗，無齒槽效應(yīng)，啟動轉(zhuǎn)矩很低。在啟動時，通常軸承負荷是唯一的阻礙。這種方式可以使風(fēng)力發(fā)電機的啟動風(fēng)速很低。



6、轉(zhuǎn)子與定子間無徑向作用力



由于沒有靜止的硅鋼片，所以不存在轉(zhuǎn)子與定子間的徑向磁力。在關(guān)鍵應(yīng)用場合中，這一點尤其重要。因為轉(zhuǎn)子與定子間的徑向力會造成轉(zhuǎn)子不穩(wěn)定。減少徑向力將改善轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性。



7、速度曲線平滑，噪音小



沒有有槽的硅鋼片，減小了轉(zhuǎn)矩和電壓的諧波。同時，由于馬達內(nèi)不存在 AC 場，所以也沒有 AC 產(chǎn)生的噪音。僅有軸承和氣流產(chǎn)生的噪音和非正弦波電流造成的振動。



8、高速無刷線圈



高速運轉(zhuǎn)時，電感值小是必要的。電感值小使啟動電壓低。通過增加極數(shù)和減少機殼的厚度，電感值變小有助于降低馬達的重量。同時，又提高了功率密度。



9、快速響應(yīng)有刷線圈



銅板線圈方式的有刷馬達，由于感應(yīng)值低，電流對電壓的波動響應(yīng)快。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量小，轉(zhuǎn)矩與電流的響應(yīng)速度相當(dāng)。因此，轉(zhuǎn)子加速度是傳統(tǒng)的馬達的 2 倍。



10、峰值轉(zhuǎn)矩高



峰值轉(zhuǎn)矩與連續(xù)轉(zhuǎn)矩的比值很大，是因為當(dāng)電流上升到峰值的過程中，轉(zhuǎn)矩常數(shù)是不變的。電流與轉(zhuǎn)矩的線性關(guān)系使馬達能產(chǎn)生較大的峰值轉(zhuǎn)矩。傳統(tǒng)的馬達，當(dāng)馬達達到飽和后，不管再加多大的電流，馬達的轉(zhuǎn)矩不會再增加。



11、正弦波誘起電壓



由于線圈的精確位置，馬達的電壓諧波較低；并且由于銅板線圈在氣隙中的這種結(jié)構(gòu)使產(chǎn)生的誘起電壓波形平滑。正弦波驅(qū)動和控制器可以使馬達產(chǎn)生平滑的轉(zhuǎn)矩。這種特性在慢速運轉(zhuǎn)的物件（例如，顯微鏡、光學(xué)掃描儀和機器人）和精確位置控制上特別有用，平穩(wěn)運轉(zhuǎn)控制是其關(guān)鍵。



12、散熱效果好



銅板線圈內(nèi)外表面都有空氣流動，這比有槽轉(zhuǎn)子線圈的散熱好。傳統(tǒng)的漆包線嵌在硅鋼片的槽里，線圈表面氣流很少，散熱情況不良，溫升較大。同等的輸出功率，銅板線圈方式的馬達溫升較小。



空心杯電機缺點：



當(dāng)直流電機處于靜止?fàn)顟B(tài)時，如果繞組一相切斷或電源切斷一相接通電源，繞組的發(fā)生的磁場點2個大小相等，方向相反旋轉(zhuǎn)磁場，它們和轉(zhuǎn)子作用發(fā)生的扭矩大小相等，方向相反相互抵消，零起動轉(zhuǎn)矩電機不能啟動，這便是空心杯減速電機的缺點。



空心杯減速電機的缺點是一種危險很大的故障，首先我們需要檢查下直流電機是否故障，檢查電源電路是否有斷路開關(guān)，是否有熔保險絲，然后檢查三相繞組各相有無斷流現(xiàn)象。



另外，重新啟動電機，如果電機阻隔故障，不能啟動，同時嗡嗡響的，這個時候及時切斷電源。電源電纜斷線的話，斷了的時候更是查明，再下面的線索良好時熔保險絲，應(yīng)該換同規(guī)格的熔場合啟動器故障，應(yīng)該認真的檢查和修理發(fā)動機，如果一相巻線遮斷，下面是重新考慮好或交換切斷繞組。



三、空心杯電機型號



空心杯電機分為有刷和無刷兩種，有刷空心杯電機轉(zhuǎn)子無鐵芯，無刷空心杯電機定子無鐵芯。



常見工業(yè)級空心杯電機型號為：供應(yīng)直徑Φ10、Φ12、Φ15，Φ16，Φ17，Φ18，Φ20，Φ22，Φ24，Φ28，Φ30，Φ32空心杯電機。



四、空心杯電機使用壽命



空心杯電機的壽命一般在15年至20年，空心杯電機的壽命長短大體上取決于使用者的保養(yǎng),使用環(huán)境的好壞及電機在使用中受到的電磁、熱、振動等因素，具體的空心杯電機應(yīng)具體的分析。



例如,像通用有刷小功率電機,其壽命就主要取決于換向器,軸承,電刷的長短,它們的壽命終結(jié)后,無法更換。



對直流電機,永磁直流電機等中小功率的電機，它們的壽民就取決于整流子和繞組的絕緣壽命,軸承的損壞和電刷磨光可以更換,甚至于永磁材料退磁后可進行再沖磁,這就延長了電機的壽命,比買新電機要便宜多了。


通常如好好的保養(yǎng),合理的選擇空心杯電機的容量和安裝的形式等,都會使電機的使用壽命達到所設(shè)計的使用壽命,甚至遠遠超過設(shè)計壽命。


以上就是賢集網(wǎng)小編為您講解關(guān)于空心杯電機結(jié)構(gòu)原理、優(yōu)缺點、型號與使用壽命的全部知識內(nèi)容。多年來空心杯電動機憑借著突出的節(jié)能特性、靈敏方便的控制特性和穩(wěn)定的運行特性使得其在很多領(lǐng)域代表了電動機的發(fā)展方向。而且作為高效率的能量轉(zhuǎn)換裝置，空心杯電動機在很多應(yīng)用場合都擁有了不可替代的地位。