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2023-6-1 閱讀(2274)
德國(guó)Faulhaber空心杯電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)
1）功率密度高：空心杯微電機(jī)的功率密度是輸出功率與重量或體積的比值，無(wú)鐵芯轉(zhuǎn)子與普通鐵芯轉(zhuǎn)子相比要輕，無(wú)鐵芯轉(zhuǎn)子消除了鐵芯轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的渦流與磁滯損耗，提高了微電機(jī)的效率，確保較高的輸出轉(zhuǎn)矩與輸出功率；
2）使用效率高：微電機(jī)效率高的原因是因?yàn)闊o(wú)鐵芯轉(zhuǎn)子沒(méi)有渦流損耗與磁滯損耗，電阻也非常小降低了銅損；
3）無(wú)轉(zhuǎn)矩滯后：無(wú)鐵芯轉(zhuǎn)子因沒(méi)有磁滯損耗，所以減少了速度和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)；
4）無(wú)齒槽效應(yīng)：普通微電機(jī)會(huì)在槽與磁體的相互作用下產(chǎn)生齒槽效應(yīng)，而無(wú)鐵芯直流電機(jī)就消除了此效應(yīng)，所以齒槽效應(yīng)和轉(zhuǎn)矩滯后現(xiàn)象都不會(huì)存在；
5）啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩低：由于無(wú)磁滯損耗、無(wú)齒槽效應(yīng)所以啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩非常低，通常軸承負(fù)荷是的阻礙；
6）微電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子之間無(wú)徑向作用力：沒(méi)有鐵芯轉(zhuǎn)子的直流電機(jī)是不存在轉(zhuǎn)子和定子的徑向磁力，在一些應(yīng)用產(chǎn)品中，轉(zhuǎn)子和定子的徑向力會(huì)造成轉(zhuǎn)子不穩(wěn)定，減少?gòu)较蛄筛纳妻D(zhuǎn)子的穩(wěn)定性；
7）速度曲線平滑、噪音低：沒(méi)有鐵芯轉(zhuǎn)子減少了轉(zhuǎn)矩與電壓的諧波，因?yàn)槲㈦姍C(jī)內(nèi)不存在AC場(chǎng)，所以沒(méi)有AC產(chǎn)生噪音，僅有軸承與氣流產(chǎn)生的噪音和非正弦波電流造成的振動(dòng)；
8）高轉(zhuǎn)速線圈：微電機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)電感值參數(shù)是重要的，電感值小會(huì)使起動(dòng)電壓低，通過(guò)增加極數(shù)和減少機(jī)殼的厚度，電感值表笑有助于降低微電機(jī)的重量同時(shí)提高了功率密度；
9）快速響應(yīng)：由于微電機(jī)感應(yīng)值低，電流對(duì)電壓的波動(dòng)響應(yīng)快，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，轉(zhuǎn)矩和電流的響應(yīng)轉(zhuǎn)速相當(dāng)，所以轉(zhuǎn)子的加速度是普通鐵芯電機(jī)的2倍左右；
10）峰值轉(zhuǎn)矩高：微電機(jī)峰值轉(zhuǎn)矩和連續(xù)轉(zhuǎn)矩的比值很大，因?yàn)殡娏魃仙椒逯档倪^(guò)程中轉(zhuǎn)矩常數(shù)是不變的，電流和轉(zhuǎn)矩的線性關(guān)系能使微電機(jī)產(chǎn)生較大的峰值轉(zhuǎn)矩。普通鐵芯直流電機(jī)達(dá)到飽和后，電流不管再加大，直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩不會(huì)再增加；
11）散熱性好：空心杯轉(zhuǎn)子表面有空氣流動(dòng)，比鐵芯轉(zhuǎn)子的散熱性能要好，鐵芯轉(zhuǎn)子的漆包線鑲嵌在硅鋼片槽內(nèi)，線圈表面氣流少，溫升較大，在同等功率輸出條件下，空心杯直流電機(jī)的溫升較小。
Faulhaber減速電機(jī)的缺點(diǎn)
無(wú)鐵芯空心杯微電機(jī)在處于靜止?fàn)顟B(tài)下，如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(chǎng)點(diǎn)2個(gè)大小相等，方向相反旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，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(dòng)轉(zhuǎn)矩下電機(jī)不能啟動(dòng)，這便是空心杯電機(jī)的缺點(diǎn)。
1.用了一段時(shí)間，齒輪被磨掉了或者“堵轉(zhuǎn)"的時(shí)候滑牙了----耐磨耐疲勞性不夠；
2.減速齒輪箱裝配的時(shí)候，加了潤(rùn)滑脂，過(guò)段時(shí)間，齒輪溶脹了---耐油脂耐化學(xué)性不夠；
3.在溫度稍微高一些的應(yīng)用環(huán)境，比如70攝氏度左右，齒輪箱失效速度會(huì)比較快---耐溫不夠。
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電動(dòng)機(jī)技術(shù)也在不斷地革新。尤其是如今工業(yè)領(lǐng)域?qū)﹄妱?dòng)機(jī)的伺服特性不斷提出更高的期望和要求，空心杯電機(jī)也就應(yīng)運(yùn)而生了。空心杯電機(jī)采用的是無(wú)鐵芯轉(zhuǎn)子，這種新穎的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)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(dòng)機(jī)的伺服特性。
一、德國(guó)Faulhaber減速電機(jī)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)原理
空心杯電動(dòng)機(jī)采用的是無(wú)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(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式?？招谋妱?dòng)機(jī)屬于直流永磁的伺服、控制電動(dòng)機(jī)，也可以將其歸類為微特電機(jī)。
空心杯電動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上突破了傳統(tǒng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式，采用的是無(wú)鐵芯轉(zhuǎn)子，也叫空心杯型轉(zhuǎn)子。這種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)消除了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗，同時(shí)其重量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大幅降低，從而減少了轉(zhuǎn)子自身的機(jī)械能損耗
二、空心杯電機(jī)結(jié)構(gòu)
空心杯電機(jī)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)軸、墊圈、滑動(dòng)軸承、外殼、磁鐵、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(chǎng)，使電機(jī)無(wú)鐵損耗。繞組通過(guò)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(yùn)動(dòng)。換向系統(tǒng)使用一對(duì)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。
空心杯電動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上突破了傳統(tǒng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式，采用的是無(wú)鐵芯轉(zhuǎn)子，也叫空心杯型轉(zhuǎn)子。這種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)消除了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗，同時(shí)其重量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大幅降低，從而減少了轉(zhuǎn)子自身的機(jī)械能損耗。空心杯電機(jī)屬于直流、永磁、伺服微特電機(jī)。
由于空心杯電動(dòng)機(jī)克服了有鐵芯電動(dòng)機(jī)不可逾越的技術(shù)障礙，而且其突出的特點(diǎn)集中在電動(dòng)機(jī)的主要性能方面，使其具備了廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。尤其是隨著工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)電動(dòng)機(jī)的伺服特性不斷提出更高的期望和要求，使空心杯電動(dòng)機(jī)在很多應(yīng)用場(chǎng)合擁有不可替代的地位。
馮哈伯空心杯電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用，從軍事、高科技領(lǐng)域進(jìn)入大工業(yè)和民用領(lǐng)域后，十多年來(lái)得到迅速的發(fā)展，尤其是在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，已經(jīng)涉及到大部分行業(yè)和許多產(chǎn)品。
1、需要快速響應(yīng)的隨動(dòng)系統(tǒng)。如的飛行方向快速調(diào)節(jié)，高倍率光驅(qū)的隨動(dòng)控制，快速自動(dòng)調(diào)焦，高靈敏的記錄和檢測(cè)設(shè)備，工業(yè)機(jī)器人，仿生義肢等，空心杯電動(dòng)機(jī)能很好地滿足其技術(shù)要求。
2、對(duì)驅(qū)動(dòng)元件要求平穩(wěn)持久拖動(dòng)的產(chǎn)品。如各類便攜式的儀器儀表，個(gè)人隨身裝備，野外作業(yè)的儀器設(shè)備，電動(dòng)車等，同樣一組電源，供電時(shí)間可以延長(zhǎng)一倍以上。
3、各種飛行器，包括航空、航天、航模等。利用空心杯電動(dòng)機(jī)重量輕，體積小，能耗低的優(yōu)點(diǎn)，可以最大限度地減輕飛行器的重量。
4、各種各樣的民用電器、工業(yè)產(chǎn)品。采用空心杯電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行元件，可以使產(chǎn)品檔次提高，性能*。
5、利用其能量轉(zhuǎn)換效率高的優(yōu)勢(shì)，也作為發(fā)電機(jī)使用；利用其線性運(yùn)行特性，也作為測(cè)速發(fā)電機(jī)使用；配上減速器，也可以作為力矩電動(dòng)機(jī)使用。
