无槽,无刷电机比有槽电机更有效。

如果1888年尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)能够获得高强度粘合剂、固态电子器件和稀土磁体,乔治·西屋斯(George Westinghouse)和托马斯·爱迪生(Thomas Edison)之间关于交流电和直流电的争论可能会有不同的结局。特斯拉很可能会设计一款无槽无刷直流电动机,而不是经典的交流感应电机。

永磁直流电刷电机是机械换向的。当转子转动时,成对的换向器棒连续接触电刷,依次将电力连接到不同的电枢绕组,从而保持转子转动。这些电动机的主要缺点是电刷磨损,必须更换。此外,电刷和换向器之间的电弧会引起电噪声。

无刷直流电动机消除了这些问题。在无刷电机中,磁铁在转子上,绕组缠绕在定子上的极上。取代了电刷和换向器条,绕组是由固态电子器件顺序开关的。除了需要更少的维护,无刷电机更小,更轻,效率比有刷电机与相当的输出。

然而,无刷电机也有缺点。传统上,无刷电机是有槽的定子。定子由开槽的铁薄片组成,这些薄片被熔合形成一个坚实的、均匀的堆栈。插槽形成的行扩展堆栈的长度,绕组插入到每一行。当转子转动时,磁铁更吸引定子的齿,而不是它们之间的间隙。这种不均匀的磁性拉力,称为齿槽,降低了电机的效率,使其难以在低速下产生平稳的运动。

皮特曼公司(宾夕法尼亚州哈雷斯维尔)无刷电机工程经理M. Eugene Bradshaw说:“有了开槽电机,你可以采取措施减少齿槽,但总是会有性能损失。”“例如,你可能需要更多的动力来运行电机,这将降低其持续扭矩能力。而无槽设计则不会出现这种情况。”

在无槽、无刷电机中,定子没有槽以保持绕组到位。相反,绕组是用粘合剂附着在定子的内表面上的。Danaher Motion (West Chester, PA) Portescap Div.的研发副总裁Albert Birkicht解释说:“绕组形成一个管,然后插入另一个管,即堆叠管。

无齿吸引磁铁,消除齿槽,电机产生平稳,安静的旋转。没有齿也为转子中更大的磁铁和绕组中更多的线提供了空间,这意味着无槽电机可以产生更多的扭矩,而不需要相应的尺寸增加。

此外,无槽设计显著降低阻尼损失。在有槽和无槽电机中,当磁铁通过定子时就会产生涡流。然而,在无槽电机中这些电流较弱,因为堆栈和磁铁之间的距离比在有槽电机中大。这使得无槽,无刷电机比有槽电机更有效。

ThinGap电机技术公司(Ventura, CA)将无槽无刷概念更进一步。ThinGap没有使用标准的圆线作为绕组,而是使用精密加工的铜片,以增加“绕组”中的铜密度。因此,ThinGap的总裁杰拉尔德·w·扬基(Gerald W. Yankie)表示,这些电机具有极高的效率和功率密度。

由于无齿操作,无槽,无刷电机用于要求平稳,精确运动在低速,如绘图机,定位台,医学成像设备,飞机控制和放电加工设备。该电机也适用于需要快速,精确定位的小包装的应用,如nutrunner和计算机磁带驱动器。