无刷直流电机的核心是永磁同步电动机,电子控制系统配备多相绕组,而转子则搭载永磁体。从结构上分,存在径向和轴向两种类型,以及外转子和内转子的设计。在定子部分,无刷直流电机与交流异步或同步电机有着相似的配置,它们共同负责形成磁路并安置绕组。常见的铁心设计具有齿槽结构,便于绕组安装。
有刷直流电机中,也采用了无槽绕组技术,如无槽直流、空心杯、印刷绕组等,这些都可以应用于无刷直流电机的设计。由于绕组直接在定子上,无刷型号在制作时较为便捷。此类产品通常采用自粘漆包线制造线圈,并通过专用工具将其排列固定到铁心表面,再进行成型处理。尽管工作原理与有槽类型相同,但考虑到气隙中的特殊情况,其具体构造和工艺方案会有所不同。
相比之下,无槽技术带来了以下优势:
无需齿槽提供额外的摩擦力,因此运行更加平稳且低噪声。这使得无槽电机特别适合要求极高平稳性的低速环境。
电感降低,使得当前进入线圈的速度更快,机械特性更加线性且可控性强。因此,无槽设备尤其适合高速应用领域,其中转速可能达到(1~10)乘以10^4 r/min。
无槽设计还能减少铁损耗,从而提高效率。
然而,无-slot motor 的主要缺点是成本较高,因为需要更多空间来安装大气隙中的绕组,以产生所需的磁通密度。此外,由于制造难度增加,需要专业设备及大量手工操作,这也导致成本提升。而且,与有slot motor 相比,散热问题变得更为复杂。
在无刷直流电动机中,多相交流式驱动方式同样被广泛采纳,可以根据需求选择单相、二相、三相、四相乃至五相甚至更多次方形式。但三角形连接最为普遍使用,在小型设备中也可见单一连接形式出现。此外,还根据每个极端占据整数或非整数个位置来区分整数slot 和分数slot 组织;以及每层边缘层数差异来划分单层、二层乃至多层组织;最后,对于跨距长度差异可进一步细化为全距、短距、高距三个版本。而各个波段之间常用的连接方式包括星形和封闭式,但后者使用频率较低。