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    空心杯電機結構原理、優缺點、型號與使用壽命
    發布時間:2022-03-09 10:45     瀏覽量:903

        隨著科學技術的不斷發展,電動機技術也在不斷地革新。尤其是如今工業領域對電動機的伺服特性不斷提出更高的期望和要求,空心杯電機也就應運而生了??招谋姍C采用的是無鐵芯轉子,這種新穎的轉子結構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,下面賢集網小編為您詳細講解空心杯電機結構原理、優缺點、型號與使用壽命的先關知識。
       一、空心杯電機結構原理



    空心杯電動機采用的是無鐵芯轉子,也叫空心杯型轉子,在結構上突破了傳統電機的轉子結構形式??招谋妱訖C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、空心杯電機結構



    空心杯電機的結構組成為:后蓋、接線端子、電刷端蓋、電刷、換向器、杯形繞組(轉子)、轉軸、墊圈、滑動軸承、外殼、磁鐵(定子)、法蘭、定位環。



    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。所產生的轉矩是均勻的,即使在低速下也能使運行平穩。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。換向系統使用一對貴金屬刷減少了電刷火花。減少的電刷火花產生較少的電磁排放。



    2、空心杯電機原理



    空心杯電動機在結構上突破了傳統電機的轉子結構形式,采用的是無鐵芯轉子,也叫空心杯型轉子。



    這種轉子結構徹底消除了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗,同時其重量和轉動慣量大幅降低,從而減少了轉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、空心杯電機優缺點



    空心杯電機優點:



    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。與傳統的線圈相比,銅板線圈方式的感應線圈要輕。



    無需卷線和有槽硅鋼片,消除了它們產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矩和輸出功率。



    2、效率高



    馬達的效率高在于:銅板線圈方式沒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,無齒槽效應減少了速度和轉矩波動。



    4、無齒槽效應



    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,線圈是沒有鐵心的結構,所有的鋼鐵部件要么一起轉動(比如,無刷馬達),要么全部靜止不動(比如,有刷馬達),齒槽效應和轉矩滯后現象明顯不存在。



    5、啟動轉矩低



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



    6、轉子與定子間無徑向作用力



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



    7、速度曲線平滑,噪音小



    沒有有槽的硅鋼片,減小了轉矩和電壓的諧波。同時,由于馬達內不存在 AC 場,所以也沒有 AC 產生的噪音。僅有軸承和氣流產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、快速響應有刷線圈



    銅板線圈方式的有刷馬達,由于感應值低,電流對電壓的波動響應快。轉子的轉動慣量小,轉矩與電流的響應速度相當。因此,轉子加速度是傳統的馬達的 2 倍。



    10、峰值轉矩高



    峰值轉矩與連續轉矩的比值很大,是因為當電流上升到峰值的過程中,轉矩常數是不變的。電流與轉矩的線性關系使馬達能產生較大的峰值轉矩。傳統的馬達,當馬達達到飽和后,不管再加多大的電流,馬達的轉矩不會再增加。



    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構使產生的誘起電壓波形平滑。正弦波驅動和控制器可以使馬達產生平滑的轉矩。這種特性在慢速運轉的物件(例如,顯微鏡、光學掃描儀和機器人)和精確位置控制上特別有用,平穩運轉控制是其關鍵。



    12、散熱效果好



    銅板線圈內外表面都有空氣流動,這比有槽轉子線圈的散熱好。傳統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:



    當直流電機處于靜止狀態時,如果繞組一相切斷或電源切斷一相接通電源,繞組的發生的磁場點2個大小相等,方向相反旋轉磁場,它們和轉子作用發生的扭矩大小相等,方向相反相互抵消,零起動轉矩電機不能啟動,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,是否有熔保險絲,然后檢查三相繞組各相有無斷流現象。



    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,應該換同規格的熔場合啟動器故障,應該認真的檢查和修理發動機,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,有刷空心杯電機轉子無鐵芯,無刷空心杯電機定子無鐵芯。



    常見工業級空心杯電機型號為:供應直徑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,使用環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,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計的使用壽命,甚至遠遠超過設計壽命。


    以上就是賢集網小編為您講解關于空心杯電機結構原理、優缺點、型號與使用壽命的全部知識內容。多年來空心杯電動機憑借著突出的節能特性、靈敏方便的控制特性和穩定的運行特性使得其在很多領域代表了電動機的發展方向。而且作為高效率的能量轉換裝置,空心杯電動機在很多應用場合都擁有了不可替代的地位。

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