導(dǎo)讀：在無槽BLDC電機(jī)設(shè)計(jì)的早期，其功率密度比同等的有槽電機(jī)低。但是，高能永磁體及其替代磁化裝置的出現(xiàn)縮小了性能差距。

在過去的十年中，無刷直流電動(dòng)機(jī)(BLDC)已越來越多地替代有刷直流電動(dòng)機(jī)，尤其是在要高速(12,000 rpm以上)和長使用壽命的應(yīng)用中。

但無刷直流電機(jī)并沒有占據(jù)全部優(yōu)勢：

有刷直流電機(jī)提供簡單的控制且無齒槽效應(yīng)，而無刷直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜意味著成本更高――常規(guī)的無刷直流電機(jī)為開槽設(shè)計(jì)，即線圈纏繞在定子周圍的槽內(nèi)。

由此，無槽設(shè)計(jì)的無刷直流電機(jī)被開發(fā)出來了，相比常規(guī)有槽的無刷直流電機(jī)，它具有4大優(yōu)勢。

無槽BLDC電機(jī)采用無槽設(shè)計(jì)，即線圈在單獨(dú)的外部操作纏繞，然后在電機(jī)組裝過程中直接插入氣隙中。

▍優(yōu)勢1：無槽BLDC電機(jī)體積可以做到更小。

在有槽無刷直流電動(dòng)機(jī)中，定子齒的存在使電機(jī)的整體尺寸無法達(dá)到最小化。此外，隨著電機(jī)尺寸的縮小，繞組過程也逐漸變得困難。相比之下，無槽無刷直流電動(dòng)機(jī)在圓柱形定子鐵芯上固定有斜向或軸向的繞組，使尺寸更容易縮小。

▍優(yōu)勢2：無槽BLDC電機(jī)成本更低

無槽設(shè)計(jì)還具有成本優(yōu)勢，因?yàn)樗档土藦?fù)雜性，定子鐵芯更容易制造。

▍優(yōu)勢3：無槽BLDC電機(jī)具有高功率密度

雖然這兩種設(shè)計(jì)都可以在遠(yuǎn)高于有刷直流電動(dòng)機(jī)的速度下運(yùn)行，但有槽和無槽設(shè)計(jì)在高速度下有不同的特點(diǎn)。為了在高速運(yùn)行下獲得機(jī)械穩(wěn)定(從40000到60000rpm)，通常無槽轉(zhuǎn)子有一個(gè)兩極永磁設(shè)計(jì)。此外，由于大氣隙的存在，當(dāng)電機(jī)高速運(yùn)行時(shí)，定子鐵芯的損耗被限制在一個(gè)可接受的范圍內(nèi)。這意味著，無槽BLDC電機(jī)得益于無槽定子結(jié)構(gòu)，鐵芯損耗相對(duì)較小，因此具有高功率密度。

其實(shí)在無槽BLDC電機(jī)設(shè)計(jì)的早期，其功率密度比同等的有槽電機(jī)低。但是，高能永磁體及其替代磁化裝置的出現(xiàn)縮小了性能差距。有槽無刷直流電動(dòng)機(jī)不太能采用高能磁鐵，因?yàn)樵黾与妱?dòng)機(jī)的磁負(fù)荷所需的較厚的齒，其效果是減少槽的面積，從而減少電動(dòng)機(jī)的電負(fù)荷。

▍優(yōu)勢4：無槽BLDC電機(jī)具有更好的過載

有槽的無刷直流電動(dòng)機(jī)可以提供比無槽設(shè)計(jì)更高的扭矩，因?yàn)橛胁墼O(shè)計(jì)可以處理更高的溫度，允許產(chǎn)生更多的扭矩。但是，由于在過載運(yùn)行時(shí)磁路的飽和，電機(jī)的扭矩會(huì)降低，而無槽設(shè)計(jì)中的無齒沒有磁飽和，因此提供更好的過載。

盡管無槽BLDC電機(jī)相比標(biāo)準(zhǔn)BLDC有著諸多優(yōu)勢，但是在實(shí)際應(yīng)用中，無槽BLDC電機(jī)并非總是最優(yōu)的選擇。比如，無槽式BLDC電機(jī)提供了低電感，這給運(yùn)動(dòng)控制帶來了挑戰(zhàn)。如果采用脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制，低電感會(huì)導(dǎo)致更高的電機(jī)損耗。具有較高開關(guān)頻率(80至100千赫)或串聯(lián)補(bǔ)償電感的控制裝置可用于緩解低電感問題。

事實(shí)上，不同的無刷直流電動(dòng)機(jī)技術(shù)適合不同的應(yīng)用。有槽無刷直流電動(dòng)機(jī)適用于電動(dòng)汽車或家用電器等需要較多極數(shù)的應(yīng)用，而且最終尺寸也不是問題。在惡劣的環(huán)境中，它們也是首選，因?yàn)殚_槽設(shè)計(jì)的線圈更容易保護(hù)，并由定子齒機(jī)械地固定。而對(duì)于需要高速和小尺寸的應(yīng)用，例如在醫(yī)療設(shè)備或便攜式工業(yè)工具中，無槽BLDC電機(jī)是更好的選擇，它可以提供最佳解決方案。

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