无槽与有槽无刷直流电机

在过去的十年中，无刷直流电动机被越来越多的人接受，作为有刷直流电动机的替代品，用于要求组合高速(12,000 rpm以上)和长运行寿命的应用。当然，这是有权衡的:无铁芯有刷换向电机提供简单的控制和无齿槽，而无刷直流电机结构的复杂性意味着成本更高。

对于许多应用，两者之间的选择很清楚，但对于其他人来说 - 这些要求在每个技术的性能限制之间不舒服 - 该决定更加困难，并且经常涉及设计妥协。

传统的无刷直流(BLDC)电机是一个槽式设计-线圈缠绕在围绕定子的槽内。与无槽设计线圈是缠绕在一个单独的外部操作，然后在电机装配期间直接插入气隙。

不足的BLDC电机的尺寸可以更小。在开槽BLDC电动机中，定子齿的存在防止电动机的整体尺寸最小化。此外，随着电动机尺寸减小，绕组过程变得逐渐变得更加困难。相比之下，无光道BLDC电动机具有固定在圆柱形定子铁芯上的偏斜或轴向型绕组，使得尺寸更容易降低。通过降低的复杂性和更容易制造的定子芯，狭小设计也具有成本优势。

绩效考虑因素

在不可思议的BLDC电机设计的早期，功率密度低于等效开槽电动机。然而，高能量永磁体的出现及其替代磁化装置已关闭性能间隙。

开槽无刷直流电动机使用高能磁铁的能力较差，因为需要更厚的齿来增加电机的磁性负载，从而减少了开槽面积，从而降低了电机的电气负载。

然而，开槽无刷直流电机仍然可以提供比无槽设计更高的扭矩，因为开槽设计可以处理更高的温度，允许产生更多的扭矩。但是，由于过载运行时磁路的饱和，电机转矩降低，而无槽设计中没有齿，没有磁饱和，因此提供了更好的过载。

另一种性能考虑是高速运行。虽然两个设计都可以以远高于拉丝直流电机的速度操作，但是开槽和不合格的设计在速度升高时具有不同的特性。为了在高速运行（40,000至60,000 rpm）下获得机械稳定，通常无槽转子具有双极永磁体设计。此外，定子芯损耗仅限于可接受的范围，而电动机通过大的气隙高速操作。由于其无角度定子结构，核心损耗相对较小，因此提供高功率密度。

方便提供低电感，引入运动控制挑战。如果应用脉冲宽度调制（PWM）控制，则低电感会导致更高的电机损耗。具有更高开关频率（80至100 kHz）或串联补偿电感器的控制可用于减轻低电感问题。

基于这些特点，不同的无刷直流电机技术可以应用于不同的应用领域。开槽无刷直流电机适用于电动汽车或家用电器，在那里需要更多的杆数和最终尺寸不是问题。在恶劣的环境中，它们也是首选的，因为在槽式设计的线圈更容易保护，并由定子齿机械固定。另一方面，当需要高速和小尺寸时，例如在医疗设备或便携式工业工具中，无槽无刷直流电机可以提供最好的解决方案。

本文最初出现在控制工程欧洲的网站。