无刷直流电机之心脏与外衣动机定子与绕组结构犹如同步电机与异步电机的双生兄弟各自拥抱不同的风采

无刷直流电机之心脏与外衣动机定子与绕组结构犹如同步电机与异步电机的双生兄弟各自拥抱不同的风采

无刷直流电机的核心是永磁同步电动机,电子控制系统配备多相绕组,而转子则搭载永磁体。从结构上分,存在径向和轴向两种类型,以及外转子和内转子的设计。在定子部分,无刷直流电机与交流异步或同步电机有着相似的配置,它们共同负责形成磁路并安置绕组。常见的铁心设计具有齿槽结构,便于绕组安装。

有刷直流电机中,也采用了无槽绕组技术,如无槽直流、空心杯、印刷绕组等,这些都可以应用于无刷直流电机的设计。由于绕组直接在定子上,无刷型号在制作时较为便捷。此类产品通常采用自粘漆包线制造线圈,并通过专用工具将其排列固定到铁心表面,再进行成型处理。尽管工作原理与有槽类型相同,但考虑到气隙中的特殊情况,其具体构造和工艺方案会有所不同。

相比之下,无槽技术带来了以下优势:

无需齿槽提供额外的摩擦力,因此运行更加平稳且低噪声。这使得无槽电机特别适合要求极高平稳性的低速环境。

电感降低,使得当前进入线圈的速度更快,机械特性更加线性且可控性强。因此,无槽设备尤其适合高速应用领域,其中转速可能达到(1~10)乘以10^4 r/min。

无槽设计还能减少铁损耗,从而提高效率。

然而,无-slot motor 的主要缺点是成本较高,因为需要更多空间来安装大气隙中的绕组,以产生所需的磁通密度。此外,由于制造难度增加,需要专业设备及大量手工操作,这也导致成本提升。而且,与有slot motor 相比,散热问题变得更为复杂。

在无刷直流电动机中,多相交流式驱动方式同样被广泛采纳,可以根据需求选择单相、二相、三相、四相乃至五相甚至更多次方形式。但三角形连接最为普遍使用,在小型设备中也可见单一连接形式出现。此外,还根据每个极端占据整数或非整数个位置来区分整数slot 和分数slot 组织;以及每层边缘层数差异来划分单层、二层乃至多层组织;最后,对于跨距长度差异可进一步细化为全距、短距、高距三个版本。而各个波段之间常用的连接方式包括星形和封闭式,但后者使用频率较低。