轉向無感直流無刷電機術的原因
推出時，無感直流無刷電機盡管具有許多優點，但仍被視為有刷換向電機的昂貴替代品，并且通常僅指定用于以長壽命為主要要求的低功率應用。如果沒有會磨損并導致電機故障的機械電刷換向器機構，則可以依靠無刷電機隨著時間的推移提供性能。至于其他優點，傳統觀點認為無刷電機提供高速和快速加速，產生的可聽噪音和電磁干擾較少，并且需要低維護。另一方面，有刷換向電機將提供平穩運行和更高的經濟性。無感直流無刷電機組件。在過去的十年中，無刷電機獲得了更廣泛的吸引力和更廣泛的行業接受度，以前由有刷換向產品主導的應用范圍更廣，部分原因是電子元件的成本和尺寸大幅降低，以及電機設計的進步和制造。與此同時，制造商進一步尋求通過改進無刷電機設計來挑戰傳統智慧，以結合有刷換向和無刷類型的傳統優勢。這些創新取得了多大進展的一個值得注意的例子涉及無刷電機的固定部件或定子的無感直流無刷電機（而不是有槽）結構無感直流無刷電機定子設計的目標是提供平穩運行的性能并消除齒槽效應，這是一種不需要的特性，尤其是在運行速度較慢的應用中（低于 500 rpm）。事實上，沒有齒槽效應是選擇無感直流無刷電機無刷電機常被引用的原因。
無感直流無刷電機結構
有槽電機和無感直流無刷電機的比較。
大多數無刷電機（有槽或無感直流無刷電機）使用電子換向（通常是霍爾效應傳感器和磁鐵）代替電刷（圖 2）。電機轉子由帶有永磁體的鋼軸或固定在軸圓周上的磁環組成。磁鐵負責產生扭矩。隨著磁體材料的磁通密度增加，轉子組件可用的扭矩量增加。在傳統的開槽無刷電機中，定子具有一組開槽鋼疊片（0.004" 至 0.025" 厚），這些疊片融合在一起形成堅固、均勻的堆疊并形成一系列齒。然后將產生電磁場的繞制銅線圈插入每個槽中。疊片和繞制銅線圈一起構成定子組件。完成磁路的返回路徑由定子中銅繞組外側的層壓材料和電機外殼組成。這些無感直流無刷電機特別強大，因為纏繞銅線的齒使鐵更靠近磁鐵，因此更有效地完成磁路。隨著鐵和磁鐵之間的氣隙減小，電機可用的扭矩增加。無感直流無刷電機齒槽效應。然而，眾所周知，開槽定子會導致齒槽效應，這歸因于其結構中的齒。當轉子上的永磁體尋求與定子的槽優選對齊時，就會發生齒槽效應。通過槽纏繞銅線往往會增加這種效果。當磁鐵經過牙齒時，它們對牙齒末端的鐵的吸引力大于它們之間的氣隙。這種不均勻的磁力會導致齒槽效應，導致轉矩波動、效率損失、電機振動和噪音，并妨礙電機在低速下平穩運行（圖 3）。無感直流無刷電機定子為有槽無感直流無刷電機的齒槽問題提供了解決方案。
無感直流無刷電機結構
與傳統有槽無刷電機中通過層壓鋼疊層中的槽纏繞銅線不同，無感直流無刷電機線纏繞成圓柱形并封裝在高溫環氧樹脂中以保持其相對于定子疊片和外殼的方向集會。這種替代定子齒的配置完全消除了齒槽效應，并實現了理想的安靜運行和平穩性能。無感直流無刷電機設計還降低了與渦流相關的阻尼損失。這些電流在無感直流無刷電機中較弱，因為疊片鐵和磁鐵之間的距離大于有槽電機。無感直流無刷電機通常設計為正弦扭矩輸出，其產生的失真可忽略不計，而不是梯形電壓輸出。正弦輸出減少了轉矩脈動，尤其是與正弦驅動器一起使用時。由于無感直流無刷電機設計沒有定子齒與永磁體相互作用，因此電機不會產生制動扭矩。此外，低磁飽和允許電機在短時間內以其額定功率的幾倍運行，而在更高的功率水平下不會出現明顯的扭矩滾降。與有槽電機相比，無感直流無刷電機還可以顯著降低電感以提高電流帶寬。無感直流無刷電機中的齒自然會產生更大的電感；齒周圍的銅線線圈與無感直流無刷電機中的鐵芯相互作用，這種相互作用往往會將電流送回自身，導致更大的阻尼（或拖拽）并對無感直流無刷電機的響應和加速度產生負面影響。
在提供動力方面，傳統的有槽電機過去比無感直流無刷電機更具優勢，因為（如前所述）由于鐵和磁鐵的接近以及減小的氣隙。然而，這種優勢實際上已經消失，這在很大程度上是由于使用了高能、稀土磁體（如釤鈷和釹鐵硼）。通過結合這些磁鐵，無感直流無刷電機無刷電機的制造商已經能夠定期補償更大的氣隙距離。與有槽產品相比，這些更強大的磁鐵可以有效地為無感直流無刷電機產品提供相同（或更好）的扭矩性能。消除齒和使用更強的磁鐵都有助于大限度地提高電磁場的強度，以獲得功率輸出。稀土磁鐵，無感直流無刷電機設計和有槽設計之間的另一個重要區別是轉子直徑。對于相同的電機外徑，無感直流無刷電機的轉子直徑大于有槽結構的轉子直徑，并且會產生更高的慣性，并容納更多的磁體材料以獲得更大的扭矩。對于具有高慣性負載的應用，更可能指定無感直流無刷電機產品。
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