无刷无齿槽直流电机满足日益需求旺盛的医疗市场

齿槽无刷直流电机包含一个叠片钢芯的定子，铜线缠绕在分开的定子齿槽上，无齿槽电机的绕组通过特殊技术实现绕组工艺，如皮特曼平行绕组。这些绕组具有许多优点，例如低齿槽，低振动和低噪音使电机运行平稳，较低的旋转损耗有利提高速度，减少电机的热量。这些特性特别符合人体工程学和医疗设计的高功率输出的应用中，例如大功率手持式设备，手术工具等。

大多数无刷电机（齿槽或无齿槽）使用永磁转子，永磁体被硅钢叠片镶嵌及粘结，固定在中心轴上。永磁铁及磁环产生磁场，与由定子绕组产生电磁场相互作用。扭矩等于施加在磁铁上的力乘积力矩的力臂，扭矩水平会受到许多因素的影响，包括磁铁强度、磁场间距、绕组或定子磁场强度和电机中心到磁场交接点的距离。

在传统的齿槽无刷电机中，定子有一组扁平的硅钢片组成，单层硅钢片厚度为0.5mm，通过冲压和铆合焊接工艺组装而成。定子的齿槽绕有铜线圈，它们缠绕在齿槽周围或插入齿槽之间的每个槽中，有电流通过时产生电磁场。无齿槽电机线圈缠绕在圆柱体中，线圈通过专有绕线和编织工艺完成，按一定规则缠绕成线圈， 线圈精确成型， 然后插入叠层，线圈是简单的环，没有齿槽（因此“无槽”）， 参见下图“无插槽”和“有槽电机”轴向剖视图 。

由于定子绕组的齿槽与磁铁的距离及气隙可以设计非常小，磁性电路的完成效率较高，小间隙产生的转矩增加，因此开槽无刷电机扭矩特别大。由于齿槽结构的局限性，开槽定子会引起齿槽扭矩，齿槽转子的磁力线一直寻求对齐定子的槽，定子绕组齿槽往往会增加这种效果。磁铁经过齿槽时，它们的吸引力最大， 这种不均匀的磁性拉力导致齿槽效应最终导致扭矩和纹波，效率损失，电机振动和噪声， 影响电机平稳运行，下图为开槽电机齿槽图。

无插槽设计没有定子齿槽齿，消除齿槽效应，完全满足安静的运行和平稳的性能，没有定子齿槽与之相互作用，永磁电机不会产生制动扭矩，有助于缩小电机尺寸。无槽电机的绕组沿直线路径布线，通过叠片的有效长度， 平行于转子轴和磁铁，有利于最大化扭矩产生，无槽设计没有电流循环的涡流效应，减少了阻尼损耗和涡流产生的热。无槽电机的性能较弱，因为覆膜材料之间以及叠片铁与磁铁的距离大于齿槽电机， 无齿槽电机通常设计为正弦波，扭矩输出失真可忽略不计，不是梯形电压输出， 正弦输出减少了转矩波动， 特别是与正弦驱动器一起使用时。在此外，低磁饱和允许电机在其额定功率的几倍的情况下运行，间隔时间短，没有明显的扭矩滑落，具有更高的功率水平。

与齿槽电机相比，无齿槽结构可以大大降低电感和电气时间常数，改善电流带宽，齿槽电机中的齿槽会导致绕组线圈较大的电感，齿槽周围与铁相互作用电机，这种相互作用倾向于发送电流回到自身，导致更多的阻尼（或拖动） 对影响电机的响应和加速。 无槽电机的另一个重要区别是转子直径，无槽动机的转子直径通常大于相同功率电机的齿槽结构直径。这导致更大的转子惯性，更多的磁铁材料以获得更大的扭矩，适用于高惯性负载的要求，下图为无槽电机的截面图。

在输送功率方面，由于铁和磁铁的接近并减少了气隙，齿槽电机比无齿槽电机具优势，无齿槽电机通过高能稀土磁体（如sa钴和钕铁硼）补偿气隙距离， 这些强大的磁铁使无槽电机具有相同（或更优）的扭矩性能，可以最大化电磁场的强度，以获得最佳的功率输出。稀土磁铁以及更少的线圈或“匝数“的使用，有助于降低电机电阻、绕组电感、低静摩擦和高热量，提升电机的效率。

结论

无齿槽无刷电机有一个较宽的速度范围，较高的连续扭矩能力及加速、低保养，特别满足那些需要精确定位和平稳运行，高功率输出，体积小。 由于其更复杂的线圈设计和线圈成型工艺，无槽电机通常比开槽电机要贵。借助行星齿轮箱和光学编码器可提供更高的速度和扭矩和位置定位，允许电机在更广泛的范围内使用。