典型的直流有刷電機(jī)由外部定子(通常由永磁體或電磁線圈構(gòu)成)和內(nèi)部轉(zhuǎn)子(由帶有繞組的鐵疊片構(gòu)成)組成。分段換向器和電刷控制轉(zhuǎn)子繞組通電的順序，以產(chǎn)生連續(xù)旋轉(zhuǎn)。

▲典型的直流電機(jī)包括外部永磁體定子和由帶有繞組的鐵疊片制成的內(nèi)部轉(zhuǎn)子。

無芯直流電機(jī)取消了轉(zhuǎn)子中的疊片鐵芯。其轉(zhuǎn)子繞組以傾斜或蜂窩狀方式纏繞，形成自支撐空心圓柱體或“籃子”。因?yàn)闆]有鐵芯來支撐繞組，所以它們通常與環(huán)氧樹脂保持在一起。定子由稀土磁體制成，例如釹，AlNiCo（鋁-鎳-鈷）或SmCo（釤-鈷），并且位于無芯轉(zhuǎn)子內(nèi)部。

▲無鐵芯直流電機(jī)消除了轉(zhuǎn)子中的鐵芯。其轉(zhuǎn)子繞組以傾斜或蜂窩方式纏繞以形成自支撐空心圓柱體。定子磁鐵位于無芯轉(zhuǎn)子內(nèi)。

無鐵芯直流電機(jī)的其他術(shù)語包括“空芯”，“無槽”和“無鐵芯”。

用于無芯直流電動(dòng)機(jī)的電刷可以由貴金屬或石墨制成。貴金屬刷（銀，金，鉑或鈀）與貴金屬換向器配對(duì)。該設(shè)計(jì)具有低接觸電阻，常用于低電流應(yīng)用。當(dāng)使用燒結(jié)金屬石墨刷時(shí)，換向器由銅制成。銅石墨組合更適用于需要更高功率和更高電流的應(yīng)用。

▲無芯直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是空心的，可以自我支撐，從而減少了質(zhì)量和慣性。

無芯直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的鐵芯直流電機(jī)相比具有多種優(yōu)勢(shì)。首先，鐵的消除顯著降低了轉(zhuǎn)子的質(zhì)量和慣性，因此可以實(shí)現(xiàn)非常快的加速和減速速率。沒有鐵也意味著無鐵損耗，使無芯設(shè)計(jì)的效率明顯高于傳統(tǒng)直流電機(jī)（高達(dá)90％）。無鐵芯設(shè)計(jì)還降低了繞組電感，從而減少了電刷和換向器之間的火花，從而延長(zhǎng)了電機(jī)壽命并降低了電磁干擾（EMI）。

傳統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)由于永磁體與鐵片相互作用而產(chǎn)生的電機(jī)齒槽問題，由于無鐵片設(shè)計(jì)中沒有鐵片，因此也被消除了。反之，扭矩波動(dòng)非常小，可以提供非常平穩(wěn)的電機(jī)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)振動(dòng)和噪音最小。

由于這些電機(jī)通常用于高動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)（高加速度和減速度），因此轉(zhuǎn)子中的線圈必須能夠承受高扭矩并消散峰值電流產(chǎn)生的大量熱量。由于沒有鐵芯作為散熱器，因此電機(jī)外殼通常包含便于強(qiáng)制風(fēng)冷的端口。

▲無芯直流電機(jī)有圓柱形和扁平（圓盤）兩種配置。

無芯直流電機(jī)的緊湊設(shè)計(jì)適用于需要高功率尺寸比的應(yīng)用，其電機(jī)尺寸通常在6mm至75mm范圍內(nèi)（盡管尺寸可達(dá)1mm），額定功率一般250W或更低。無芯設(shè)計(jì)是電池供電設(shè)備的一個(gè)特別好的解決方案，因?yàn)樗鼈冊(cè)诳蛰d條件下消耗極低的電流。

無芯直流電機(jī)廣泛用于醫(yī)療應(yīng)用，包括假肢，小型泵（如胰島素泵），實(shí)驗(yàn)室設(shè)備和X光機(jī)。它們處理快速動(dòng)態(tài)移動(dòng)的能力也使其成為機(jī)器人應(yīng)用的理想選擇。

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