空心杯電動(dòng)機(jī)屬于直流永磁的伺服、控制電動(dòng)機(jī)，也可以將其歸類(lèi)為微特電機(jī)。空心杯電動(dòng)機(jī)具有突出的節(jié)能特性、靈敏方便的控制特性和穩(wěn)定的運(yùn)行特性，技術(shù)先進(jìn)性十分明顯。作為高效率的能量轉(zhuǎn)換裝置，在很多領(lǐng)域代表了電動(dòng)機(jī)的發(fā)展方向。
簡(jiǎn)介
空心杯電動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上突破了傳統(tǒng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式，采用的是無(wú)鐵芯轉(zhuǎn)子，也叫空心杯型轉(zhuǎn)子。這種新穎的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)徹底消除了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗。
同時(shí)其重量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大幅降低，從而減少了轉(zhuǎn)子自身的機(jī)械能損耗。由于轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)變化而使電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)特性得到了極大改善，不但具有突出的節(jié)能特點(diǎn)，更為重要的是具備了鐵芯電動(dòng)機(jī)所無(wú)法達(dá)到的控制和拖動(dòng)特性 。
電機(jī)類(lèi)型
空心杯電機(jī)分為有刷和無(wú)刷兩種，有刷空心杯電機(jī)轉(zhuǎn)子無(wú)鐵芯，無(wú)刷空心杯電機(jī)定子無(wú)鐵芯。繞組采用三角形接法 。
主要特性
空心杯電動(dòng)機(jī)主要有以下特性：
1、節(jié)能特性：能量轉(zhuǎn)換效率很高，其最大效率一般在70%以上，部分產(chǎn)品可達(dá)到90%以上（鐵芯電動(dòng)機(jī)一般在70%）。
2、控制特性：起動(dòng)、制動(dòng)迅速，響應(yīng)極快，機(jī)械時(shí)間常數(shù)小于28毫秒，部分產(chǎn)品可以達(dá)到10毫秒以?xún)?nèi)（鐵芯電動(dòng)機(jī)一般在100毫秒以上）；在推薦運(yùn)行區(qū)域內(nèi)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，可以方便地對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行靈敏的調(diào)節(jié)。
3、拖動(dòng)特性：運(yùn)行穩(wěn)定性十分可靠，轉(zhuǎn)速的波動(dòng)很小，作為微型電動(dòng)機(jī)其轉(zhuǎn)速波動(dòng)能夠容易的控制在2%以?xún)?nèi)。
另外，空心杯電動(dòng)機(jī)的能量密度大幅度提高，與同等功率的鐵芯電動(dòng)機(jī)相比，其重量、體積減輕1/3-1/2 。
原理
空心杯電動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上突破了傳統(tǒng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式，采用的是無(wú)鐵芯轉(zhuǎn)子，也叫空心杯型轉(zhuǎn)子。這種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)徹底消除了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗，同時(shí)其重量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大幅降低，從而減少了轉(zhuǎn)子自身的機(jī)械能損耗。空心杯電機(jī)屬于直流、永磁、伺服微特電機(jī)。
分類(lèi)
空心杯電機(jī)分為有刷和無(wú)刷兩種，有刷空心杯電機(jī)轉(zhuǎn)子無(wú)鐵芯，無(wú)刷空心杯電機(jī)定子無(wú)鐵芯。
應(yīng)用
由于空心杯電動(dòng)機(jī)克服了有鐵芯電動(dòng)機(jī)不可逾越的技術(shù)障礙，而且其突出的特點(diǎn)集中在電動(dòng)機(jī)的主要性能方面，使其具備了廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。尤其是隨著工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)電動(dòng)機(jī)的伺服特性不斷提出更高的期望和要求，使空心杯電動(dòng)機(jī)在很多應(yīng)用場(chǎng)合擁有不可替代的地位。
空心杯電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用，高科技領(lǐng)域進(jìn)入大工業(yè)和民用領(lǐng)域后，十多年來(lái)得到迅速的發(fā)展，尤其是在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，已經(jīng)涉及到大部分行業(yè)和許多產(chǎn)品。
1、需要快速響應(yīng)的隨動(dòng)系統(tǒng)。如導(dǎo)彈的飛行方向快速調(diào)節(jié)，高倍率光驅(qū)的隨動(dòng)控制，快速自動(dòng)調(diào)焦，高靈敏的記錄和檢測(cè)設(shè)備，工業(yè)機(jī)器人，仿生義肢等，空心杯電動(dòng)機(jī)能很好地滿(mǎn)足其技術(shù)要求。
2、對(duì)驅(qū)動(dòng)元件要求平穩(wěn)持久拖動(dòng)的產(chǎn)品。如各類(lèi)便攜式的儀器儀表，個(gè)人隨身裝備，野外作業(yè)的儀器設(shè)備，電動(dòng)車(chē)等，同樣一組電源，供電時(shí)間可以延長(zhǎng)一倍以上。
3、各種飛行器，利用空心杯電動(dòng)機(jī)重量輕，體積小，能耗低的優(yōu)點(diǎn)，可以最大限度地減輕飛行器的重量。
4、各種各樣的民用電器、工業(yè)產(chǎn)品。采用空心杯電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行元件，可以使產(chǎn)品檔次提高，性能優(yōu)越。
5、利用其能量轉(zhuǎn)換效率高的優(yōu)勢(shì)，也作為發(fā)電機(jī)使用；利用其線(xiàn)性運(yùn)行特性，也作為測(cè)速發(fā)電機(jī)使用；配上減速器，也可以作為力矩電動(dòng)機(jī)使用。
隨著工業(yè)技術(shù)進(jìn)步，各種機(jī)電設(shè)備嚴(yán)格的技術(shù)條件對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)提出越來(lái)越高的技術(shù)要求，同時(shí)，空心杯電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用范圍已經(jīng)完全脫離了高端產(chǎn)品的局限性，正在迅速地?cái)U(kuò)大在一般民用等低端產(chǎn)品上的應(yīng)用范圍，以廣泛提升產(chǎn)品品質(zhì)。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)有100多種民用產(chǎn)品上成熟應(yīng)用了空心杯電動(dòng)機(jī) 。
國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi)工業(yè)界對(duì)空心杯電動(dòng)機(jī)的卓越性能尚沒(méi)有充分認(rèn)識(shí)，阻礙了許多領(lǐng)域機(jī)電產(chǎn)品的技術(shù)進(jìn)步，嚴(yán)重影響了我們與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力。國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的許多新產(chǎn)品，因電機(jī)性能不符合要求，其產(chǎn)品的整體水平始終與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品存在較大差距，限制了很多產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與發(fā)展，比如醫(yī)療器械、義肢、機(jī)器人、攝像機(jī)、照相機(jī)和一些特殊領(lǐng)域，甚至在紡織機(jī)械、激光測(cè)量?jī)x器等方面都存在這種現(xiàn)象。但是，空心杯電動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)，由于其工藝復(fù)雜，生產(chǎn)自動(dòng)化程度遠(yuǎn)不如鐵芯電動(dòng)機(jī)，導(dǎo)致其生產(chǎn)成本高，勞動(dòng)力成本高，而且對(duì)操作者的技能水平要求高。給大規(guī)模生產(chǎn)帶來(lái)很多困難和限制。我國(guó)對(duì)空心杯電動(dòng)機(jī)的開(kāi)發(fā)研制工作已有二三十年的歷史，但直到后來(lái)才得到了較快發(fā)展，不但在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)替代進(jìn)口產(chǎn)品，而且已有企業(yè)開(kāi)始參與國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng) 。
關(guān)鍵技術(shù)
有刷直流無(wú)鐵芯空心杯電機(jī)融合了多項(xiàng)關(guān)鍵的技術(shù)，例如：低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、無(wú)齒槽、低摩擦和非常緊湊的換向系統(tǒng)，這些優(yōu)點(diǎn)將帶來(lái)更快的加速度、更高的效率、更低的焦耳損耗以及更大的持續(xù)轉(zhuǎn)矩。空心杯電機(jī)技術(shù)減小了體積、減輕了重量并減少了發(fā)熱量，因此是便攜或小型設(shè)備等類(lèi)似應(yīng)用領(lǐng)域的理想選擇。這樣便實(shí)現(xiàn)了在一個(gè)尺寸更小的機(jī)架中獲得更優(yōu)異的電機(jī)性能，從而為最終用戶(hù)提供更好的舒適度和便利性。此外，在以蓄電池供電的應(yīng)用中，無(wú)鐵芯設(shè)計(jì)還可以延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命并提高能源效率 。