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空心杯电机的应用与发展趋势

发布时间:2015/11/07 点击量:


空心杯电机的概述:

空心杯电机属于直流、永磁、伺服微特电机。空心杯电动机具有突出的节能特性、灵敏方便的控制特性和稳定的运行特性,作为高效率的能量转换装置,代表了电动机的发展方向。空心杯电机在结构上突破了传统电机的转子结构形式,采用的是无铁芯转子。空心杯电机具有十分突出的节能、控制和拖动特性。

空心杯电机的原理及结构

 

 

空心杯电动机在结构上突破了传统电机的转子结构形式,采用的是无铁芯转子,也叫空心杯型转子。

这种新颖的转子结构彻底消除了由于铁形成涡流而造成的电能损耗,同时其重量和转动惯量大幅降低,从而减少了转子自身的机械能损耗。由于转子的结构变化而使电动机的运转特性得到了极大改善,不但具有突出的节能特点,更为重要的是具备了铁芯电动机所无法达到的控制和拖动特性。

空心杯电机分为有刷和无刷两种,有刷空心杯电机转子无铁芯,无刷空心杯电机定子无铁芯。

 

空心杯电机的特点:

1、节能特性:能量转换效率很高,其最大效率一般在70%以上,部分产品可达到90%以上(铁芯电动机一般在70%)。

2、控制特性:起动、制动迅速,响应极快,机械时间常数小于28毫秒,部分产品可以达到10毫秒以内(铁芯电动机一般在100毫秒以上);在推荐运行区域内的高速运转状态下,可以方便地对转速进行灵敏的调节。

3、拖动特性:运行稳定性十分可靠,转速的波动很小,作为微型电动机其转速波动能够容易的控制在2%以内。

4、空心杯电动机的能量密度大幅度提高,与同等功率的铁芯电动机相比,其重量、体积减轻1/3-1/2

 

 

空心杯电机的应用:

由于空心杯电动机克服了有铁芯电动机不可逾越的技术障碍,而且其突出的特点集中在电动机的主要性能方面,使其具备了广阔的应用领域。尤其是随着工业技术的飞速发展,对电动机的伺服特性不断提出更高的期望和要求,使空心杯电动机在很多应用场合拥有不可替代的地位。

空心杯电动机的应用,从军事、高科技领域进入大工业和民用领域后,近十多年来得到迅速的发展,尤其是在欧美工业发达的国家,已经涉及到大部分行业和军用、民用产品。

空心杯电机的优越性:

由于空心杯电动机克服了铁芯电动机不可逾越的技术障碍使空心杯电动机在很多产品的应用场合拥有不可替代的地位.

空心杯电动机应用于军事、高科技领域进入大工业和民用领域后,最近十多年来得到迅速的发展,尤其是在工业发达国家,已经涉及到大部分行业和许多军用、民用产品。

1、需要快速响应的随动系统。如导弹的飞行方向快速调节,高倍率光驱的随动控制,快速自动调焦,高灵敏的记录和检测设备,工业机器人,仿生义肢等,空心杯电动机能很好地满足其技术要求。

2、对驱动元件要求平稳持久拖动的产品。如各类便携式的仪器仪表,个人随身装备,野外作业的仪器设备,电动车等,同样一组电源,供电时间可以延长一倍以上。

3、各种飞行器,包括航空、航天、航模等。利用空心杯电动机重量轻,体积小,能耗低的优点,可以最大限度地减轻飞行器的重量。

4、各种各样的民用电器、工业产品。采用空心杯电动机作为执行元件,可以使产品档次提高,性能优越。

5、利用其能量转换效率高的优势,也作为发电机使用;利用其线性运行特性,也作为测速发电机使用;配上减速器,也可以作为力矩电动机使用。

空心杯电机的发展趋势:

随着工业技术的进步,各种机电设备严格的技术条件对伺服电动机提出越来越高的技术要求,同时,空心杯电动机的应用范围已经完全不局限于高端产品的应用,正在迅速地扩大在一般民用等中低端产品上的应用范围,如:航模玩具飞机、电动牙刷、摄像头、电子锁、美容按摩器、成人用品等,以广泛提升产品品质。据工业部、海关的资料统计,在工业发达国家已经有100多种民用产品上成熟应用了空心杯电动机。

国内工业界对空心杯电动机的卓越性能尚没有充分认识,同时也缺乏专业的技术人才,阻碍了空心杯电机的技术进步,严重影响了我国与发达国家同类产品的技术竞争力。国内开发的许多新产品,因电机性能不符合要求,其产品的整体水平始终与国外同类产品存在较大差距,限制了很多产品的开发与发展,比如医疗器械、义肢、机器人、摄像机、照相机和一些特殊领域,甚至在纺织机械、激光测量仪器等方面都存在这种现象。空心杯电动机的生产,由于其工艺复杂,生产自动化程度远不如铁芯电动机,导致其生产成本高,劳动力成本高,而且对操作者的技能水平要求高,给大规模生产带来很多困难和限制。德国、美国、小日本等国研制较早,都已具有高效优良的生产设备和成熟的生产技术,已形成了系列生产。对于空心杯电机的研制,我国起步于七十年代,比国外国晚。我国只有二三十年的历史,直到最近两年才得到了较快发展,不但在国内市场替代进口产品,而且已有企业开始参与国际市场的竞争。

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