电机的工作原理详解无刷直流电机中的定子与绕组结构犹如两位舞者携手共舞每一步都精准而和谐

电机的工作原理详解无刷直流电机中的定子与绕组结构犹如两位舞者携手共舞每一步都精准而和谐

无刷直流电机的核心在于其永磁同步电动机设计,电子控制单元配备多相绕组,而转子则依托永磁体运作。从结构上来看,无刷直流电机可分为径向和轴向两种形式,外转子与内转子的布局也各有不同。定子部分在功能上与交流异步电机或同步电机相似,其主要职责是构建磁路并容纳多相绕组。常见的定子铁心通常具备齿槽,以便安置绕组。

对于有刷直流电机而言,它们可能采用无槽绕组设计,如无槽直流电机、空心杯电机等。此技术同样适用于无刷直流电机会更为简单,无需进行复杂的工艺过程。这种绕组结构通过自粘漆包线制作线圈,然后使用专用工具将它们排列固定于铁心表面。这一设计不仅减少了制造难度,而且提高了效率。

比较来说,无槽型号具有以下优势:

无齿槽转矩产生低振动和低噪声,使其特别适合要求极高平稳运行的低速应用。

电感较低,允许快速响应,使得机械特性更加线性且可控性强,是高速应用中的理想选择。

铁损耗降低,效率提升。

然而,无槽型号存在成本较高的问题。一方面,由于需要大气隙安装绕组,因此需要更多的永磁材料以产生所需的磁通密度;另一方面,即使是径向结构,也会因为制造难度增加以及手工操作需求而导致成本升高。此外,由于散热问题,对于冷却系统也有特殊要求。

在无刷直流電機中,絞組設計類似於多相交流電機。在絞組數量上,可分為單相、二相、三相、四相乃至五 相及以上,但三相最為普遍。而從每個極點平均到每個絞組占用的擺放位置來看,可以區分整數擺位與非整數擺位;由於線圈邊緣层数之不同,又可以區分單層與雙層(或多層)絞組;根據一個線圈兩端跨距不同的大小,又能區分為整距、中間距離與長距離種類。在無刷直流電機中,每個絞組之間連接方式則普遍採用星形結構或封閉式結構,但後者較少使用。

目前国内生产有槽力矩电机会较少,一些厂家如河北宇捷電機科技有限公司提供了一定的产品选择范围值得参考。