一、空心杯电机的定义

杯型电机属于DC永磁的伺服和控制电机，也可归为微特电机。它在结构上突破了传统电机的转子结构，采用了无芯转子，也叫空心杯转子。这种新颖的转子结构完全消除了由铁芯中形成的涡流引起的功率损失。由于没有铁损，其效率高于普通微型DC电机。它的线圈就是转子，转动惯量小，容易控制。但是没有铁芯，转子的线圈只能做得很细，否则会损失磁通，所以空心杯电机功率不大，大的空心杯电机只能做到几百瓦。

二、空心杯电机结构

杯形电机主要由后盖、端子、电刷端盖、电刷、换向器、杯形绕组(转子)、转轴、垫圈、滑动轴承、机壳、磁铁(定子)、法兰、定位环等组成。详见下图。它由定子永磁体、外壳和法兰组成。外壳提供恒定的磁场，因此电机没有铁损。没有软磁性牙齿。产生的扭矩均匀，即使在低速时也能使运转稳定。在较高的速度下，电机可以减少振动和噪音。带绕组和换向器的转子。绕组通过所谓的整流板连接到轴上。在线圈磁铁和外壳之间的气隙中移动。换向系统使用一对贵金属电刷来减少电刷火花。减少的电刷火花产生较少的电磁辐射。

三。空心杯电机的分类

有两种类型的空心杯电机：有刷和无刷。有刷空心杯电机转子无铁芯，无刷空心杯电机定子无铁芯。

杯形DC刷微电机采用机械换向，磁极不动，线圈转动。电机工作时，线圈和换向器旋转，磁钢和碳刷不旋转。线圈电流方向的交替变化是通过旋转电机的换向器和电刷来实现的。在转动的过程中，碳刷会被摩擦，造成损耗，所以碳刷需要定期更换。电刷和线圈接头的交替通断会产生电火花，引起电磁击穿，干扰电子设备。

无刷空心杯DC电机采用电子换向，线圈不动，磁极旋转。无刷空心杯DC电机使用一套电子设备，通过霍尔元件感应永磁磁极的位置。根据这种感知，电子电路被用来及时切换线圈中电流的方向，以确保磁力在正确的方向上驱动电机。由于是自控式的，不会像变频调速下的同步电机重载起动那样在转子上再加一个起动绕组，也不会在负载突变时产生振荡和失步，从而消除了空心杯DC刷微电机的缺点。

四。空心杯电机的主要特点

1.节能特点：能量转换效率非常高，最高效率一般在70%以上，部分产品可达90%以上(铁芯电机一般在70%以上)。

2.控制特点：启动制动快，响应极快，机械时间常数小于28毫秒，部分产品可达10毫秒以内(铁芯电机一般超过100毫秒)；在推荐运行区域的高速运行状态下，可以方便灵敏地调节速度。

3.拖动特性：运行稳定性非常可靠，转速波动非常小。作为微型电机，其转速波动可以轻松控制在2%以内。

动词（verb的缩写）空心杯电机的优点

1.低启动扭矩

无磁滞损耗、无齿槽效应和低起动转矩。启动时，轴承负荷通常是唯一的障碍。这样，风力涡轮机的启动风速可以非常低。

2.转子和定子之间没有径向力。

因为没有静止的硅钢片，转子和定子之间没有径向磁力。这在关键应用中尤其重要。因为转子和定子之间的径向力会导致转子不稳定。减小径向力将提高转子的稳定性。

3.速度曲线平滑，噪音低。

无槽硅钢片降低了转矩和电压的谐波。同时，因为没有

高速运行时，需要有一个小的电感值。低电感使得启动电压低。通过增加极数和减少外壳厚度，较小的电感值有助于减轻电机的重量。同时，提高了功率密度。

5.快速响应电刷线圈

由于感应值低，带铜线圈的有刷电机对电压波动响应快。转子的转动惯量小，转矩和电流的响应速度相等。因此，转子的加速度是常规电机的两倍。

6.高峰值扭矩

峰值转矩与连续转矩的比率很大，因为当电流上升到峰值时转矩常数是恒定的。电流和扭矩之间的线性关系使电机能够产生更大的峰值扭矩。传统电机，当电机达到饱和时，无论增加多少电流，电机的扭矩都不会增加。

7.正弦波感应电压

由于线圈位置精确，电机电压谐波低；由于气隙中铜线圈的结构，产生的感应电压波形平滑。正弦波驱动和控制器可以使电机产生平滑的转矩。这个特性对于移动缓慢的物体(如显微镜、光学扫描仪和机器人)和精确的位置控制特别有用，流畅的操作控制是关键。

8.散热效果好。

空气在铜线圈的内外表面流动，比开槽转子线圈好。传统的漆包线嵌在硅钢片的凹槽里，线圈表面气流少，散热差，温升高。在输出功率相同的情况下，铜线圈电机的温升较小。

不及物动词空心杯电机的缺点

当DC电机处于静止状态时，如果切断绕组的一相或接通电源的另一相，绕组将产生两个大小相等方向相反的旋转磁场。这两个旋转磁场和转子产生的转矩大小相等，方向相反，正好相互抵消。启动转矩为零，所以电机不能启动。这就是空心杯电机的缺点。

杯形电机的这一缺点是一个危险的故障。在使用时，我们需要检查DC电机是否有故障，供电回路是否有断路器和熔断的保险丝，然后检查三相绕组的每一相是否被切断。