Існують також щіткові та безщіточні версії двигуна без сердечника. Немає суттєвої різниці між двигуном з порожнистою чашкою та традиційним щітковим двигуном постійного струму та безщітковим двигуном постійного струму з точки зору функцій, але його можна розуміти як оновлену версію. Причина полягає в тому, що двигун із порожнистою чашкою має більшу продуктивність за однакового об’єму. Іншими словами, порожнистий чашковий двигун можна зробити меншим. У той же час порожнистий чашковий двигун буде кращим за чутливістю та ефективністю. Ось чому основні сценарії застосування порожнистих чашкових двигунів - це авіамоделювання, військова промисловість та медицина.
1. Принцип порожнистого чашкового двигуна
Двигун із порожнистою чашкою прориває структуру ротора традиційного двигуна за структурою та використовує беззалізний ротор, який також називають ротором із порожнистою чашкою.
Ця структура ротора повністю усуває втрати потужності, викликані вихровим струмом, утвореним залізним сердечником, і в той же час його вага та момент інерції значно зменшені, тим самим зменшуючи втрати механічної енергії самого ротора. Таким чином, порожнистий чашковий двигун належить до постійного струму, постійного магніту, сервомікродвигуна.
2. Переваги та недоліки порожнистих чашкових двигунів
Переваги порожнистого чашкового двигуна:
1. Висока питома потужність
Щільність потужності - це відношення вихідної потужності до ваги або об'єму. Двигун типу мідної котушки має невеликі розміри та хорошу продуктивність. У порівнянні з традиційною котушкою, індукційна котушка з мідною пластиною є легшою.
Відсутня потреба в листах кремнієвої сталі з намотуванням і щілинами, що усуває породжувані ними втрати на вихрові струми та гістерезис; втрати на вихрові струми методу мідної котушки невеликі, і їх легко контролювати, що покращує ефективність двигуна та забезпечує вищий вихідний крутний момент і вихідну потужність.
2. Висока ефективність
Висока ефективність двигуна полягає в тому, що: метод мідної котушки не має вихрових струмів і втрат на гістерезис, викликаних намотуванням і щілинами листів кремнієвої сталі; крім того, опір малий, що зменшує втрати міді (I^2*R).
3. Відсутність затримки крутного моменту
Метод котушки з мідною пластиною не має щілинної листової кремнієвої сталі, не має втрат на гістерезис і не має ефекту зачеплення, що зменшує коливання швидкості та крутного моменту.
4. Відсутність зубців
Метод котушки з мідною пластиною не має листової кремнієвої сталі з прорізами, що усуває ефект зачеплення від взаємодії між прорізом і магнітом. Котушка являє собою структуру без залізного сердечника, і всі сталеві частини або обертаються разом (наприклад, безщітковий двигун), або всі стоять на місці. (наприклад, щіткові двигуни), зубчатий механізм і гістерезис крутного моменту помітно відсутні.
5. Низький пусковий момент
Відсутність втрат на гістерезис, відсутність зачеплення, низький пусковий момент. Під час запуску зазвичай єдиною перешкодою є навантаження на підшипник. Таким чином початкова швидкість вітру вітрової турбіни може бути дуже низькою.
6. Між ротором і статором відсутня радіальна сила
Оскільки немає статичного кремнієвого сталевого листа, між ротором і статором немає радіальної магнітної сили. Це особливо важливо в критичних програмах. Оскільки радіальна сила між ротором і статором призведе до того, що ротор стане нестабільним. Зменшення радіальних сил покращить стабільність ротора.
7. Плавна крива швидкості та низький рівень шуму
Немає рифлених листів із кремнієвої сталі, що зменшує гармоніки крутного моменту та напруги. У той же час, оскільки в двигуні немає поля змінного струму, немає шуму змінного струму. Тільки шум від підшипників і потоку повітря та вібрація від несинусоїдальних струмів.
8. Високошвидкісна безщіточна котушка
У високошвидкісній роботі необхідно мати мале значення індуктивності. Невелике значення індуктивності призводить до низької пускової напруги. Збільшуючи кількість полюсів і зменшуючи товщину корпусу, менше значення індуктивності допомагає зменшити вагу двигуна. При цьому збільшується питома потужність.
9. Швидка реакція матова котушка
Матовий двигун типу котушки з мідної пластини має низьке значення індукції, а струм швидко реагує на коливання напруги. Момент інерції ротора малий, а швидкість реакції моменту і струму еквівалентна. Тому прискорення ротора вдвічі більше, ніж у звичайного двигуна.
10. Високий пік крутного моменту
Співвідношення пікового крутного моменту до безперервного крутного моменту велике, оскільки константа крутного моменту постійна, коли струм зростає до пікового значення. Лінійна залежність між струмом і крутним моментом дозволяє двигуну генерувати великі пікові крутні моменти. У традиційних двигунах, коли двигун досягає насичення, незалежно від того, скільки струму додається, крутний момент двигуна не збільшиться.
Недоліки порожнистого чашкового двигуна:
Коли двигун постійного струму перебуває в статичному стані, якщо одна фаза обмотки відключена або одна фаза джерела живлення відключена та живлення ввімкнено, два магнітні поля, створювані обмотками, однакові за розміром і протилежні в напрямку. Вони компенсують один одного, і двигун з нульовим пусковим моментом не може запуститися, що є недоліком редукторного двигуна з порожнистою чашкою.
Недоліком редукторного двигуна з порожнистою чашкою є те, що це дуже небезпечна несправність. Спочатку потрібно перевірити, чи несправний двигун постійного струму, перевірити, чи є автоматичний вимикач у ланцюзі живлення, чи є запобіжник, а потім перевірити, чи немає переривання струму в кожній фазі трифазної обмотки.
