最初的无刷直流(刷)电机采用了开槽定子,大多数无刷直流电动机仍采用这种方式制造。但这种设计产生齿槽扭矩,使其难以实现平稳运动,特别是在低速时。为了消除这种影响,一种新的设计被开发出来,消除了定子中的槽(这是齿槽转矩的根本原因),无槽电机诞生了。
在一个开槽电机设计,定子是由有槽的钢板叠合而成,并将铜绕组插入这些槽中。(定子的设计有时被称为有“齿”)有槽电机设计简单,制造成本低,但它有一个主要缺点齿槽转矩。齿槽转矩(也称为“阻动转矩”)是转子中永磁体试图与定子的槽或齿对齐的结果。齿槽转矩的主要影响是,它导致电机旋转是不平稳的(不平稳),特别是在电机低速。
“铁芯”一词常用于讨论割缝线性电机。这源于这样一个事实,即定子绕组封装在钢中,开槽定子有时被称为“铁芯”。无槽线性电机,另一方面,常被称为“空芯”电机。
在一个无槽电机,没有铁齿支撑绕组。取而代之的是,定子层片由堆叠在一起的钢环构成,绕组被封装在环氧树脂中,这赋予了绕组结构的形状和刚度。这种“自支撑”绕组被放置在定子层压和转子之间的气隙中。
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无槽电机设计的主要好处是,在叠层中缺少齿消除了齿槽扭矩,从而使电机具有非常平稳的运行特性。扭矩的产生是可预测和高度可控的,因为在没有这些不受控干扰(即齿槽扭矩)的情况下,电机扭矩的产生直接与提供给绕组的电流有关。

有槽(上)和无槽(下)电机的扭矩(力)波动与电气角度。
紫色=理论正弦扭矩与角度
绿色=齿槽扭矩的折衷结果
红色=齿槽转矩
蓝色=所有三个相一起工作产生的扭矩
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无槽设计还有其他好处。首先,齿槽的消除也显著降低了可听到的噪音。由于没有铁芯,电感非常低,电流可以非常迅速地进入定子绕组,使无槽电机适合于需要高加速度和动态响应的应用。
但开槽电机仍然有一些优势。例如,有槽电机的气隙小于无槽设计的气隙(必须容纳自支撑的绕组组件)。这意味着在有槽电机中磁通密度更高,扭矩产生更有效和高效。
无槽电机制造商克服更大气隙影响的方法之一是在转子中使用更大、更强的永磁体。但这增加了成本。而且,制造这种自支撑绕线结构的成本通常高于传统的开槽设计。因此,传统的开槽电机设计仍然是运行平稳和消除齿槽不重要的应用的首选。
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