1、部 门：杭州绿天新能源科技讲 师：李 淑 亚日 期：2015.10.10Q Q:645529932电 话：152 6817 3890E-mail:techgreensky-,空心杯电机基础知识培训,创造价值 实现共赢,经验交流 知识共享互相学习 携手共进,创造价值 实现共赢,目 录,主要内容,1.空心杯电机定义 2.空心杯电机原理及结构 3.空心杯电机电枢绕组 4.空心杯电机拆解图 5.空心杯电机生产工艺图 6.空心杯电机主要特点 7.空心杯电机应用 8.空心杯振动马达介绍 9.空心杯电机企业介绍10.深圳拓邦空心杯电机11.深圳唯川空心杯电机12.上海敏动空心杯电机13.北京博创空心杯电机1
2、4.汉德保HDB空心杯电机15.MOTEC空心杯伺服电机16.空心杯电机控制器举例17.空心杯电机生产设备,空心杯电机产品,1-1 空心杯电机定义,空心杯电机属于直流、永磁、伺服微特电机。空心杯电动机具有突出的节能特性、灵敏方便的控制特性和稳定的运行特性，作为高效率的能量转换装置，代表了电动机的发展方向。空心杯电机在结构上突破了传统电机的转子结构形式，采用的是无铁芯转子。空心杯电机具有十分突出的节能、控制和拖动特性。,空心杯直流电机属于直流永磁电机，与普通有刷、无刷直流电机的主要区别是采用无铁芯转子，也叫空心杯型转子。该转子是直接采用导线绕制成的，没有任何其他的结构支撑这些绕线，绕线本身做成杯
3、状，就构成了转子的结构。,原理及结构 空心杯电动机在结构上突破了传统电机的转子结构形式，采用的是无铁芯转子，也叫空心杯型转子。,1-2 空心杯电机原理及结构,这种新颖的转子结构彻底消除了由于铁芯形成涡流而造成的电能损耗，同时其重量和转动惯量大幅降低，从而减少了转子自身的机械能损耗。由于转子的结构变化而使电动机的运转特性得到了极大改善，不但具有突出的节能特点，更为重要的是具备了铁芯电动机所无法达到的控制和拖动特性。空心杯电机分为有刷和无刷两种，有刷空心杯电机转子无铁芯，无刷空心杯电机定子无铁芯。,绕组采用三角形接法,1-3 空心杯电机电枢绕组结构,空心杯电枢结构,1）、叠绕组 lap windi
4、ng2）、斜绕组 skew winding,空心杯电机拆解图,1-4 空心杯电机拆解图,1-5 空心杯电机生产工艺图,直绕式空心杯电枢嵌绕方法，（1）缠绕线始端固定在园柱成型面实体上，并且环绕着两个绕线片和两绕线片包容空间内的园柱成型面旋转；缠绕线回转轴线与园柱成型面回转轴线共面且互成一定夹角，前者回转完1圈的一瞬间，后者回转1N圈（N是空心杯电枢每层绕组圈数）；（2）两个绕线片互成180，分别安装在园柱成型面两侧，且在成型面轴线方向保持一定距离；（3）两条塑料薄带始端固定在园柱成型面实体上，并且在另一端施加适当拽拉阻力；其特征在于：（4）在（1）中所述的缠绕线的旋转运动，是按照“等斜率缠绕运
5、行轨迹”运行，运行M个周期之后；（5）按照“绕组延长线抽头运行轨迹”运行1个周期，将抽头挂在（2）中所述两个绕线片包容空间外的，（1）中所述园柱成型面延伸出来的园柱面某截面上，沿园周均匀设置并且和园柱成型面一同转动的磨菇头销钉上，并且如此循环Q次（M是空心杯电枢两抽头间的绕组圈数，Q是空心杯电枢的抽头数）；（6）在（2）中所述的两个绕线片上，还安装有推线片，当（1）中所述园柱成型面转动时，推线片相对绕线片，向缠在绕线片上的绕组圈的退出方向移动一定距离，实行“强制排线”，并在到达位置后立即返回；（7）在（3）中所述的两条塑料薄带，分别用各自的一组滚轮变换方向，在等斜率缠绕时使整条塑料薄带被安装缠
6、绕线运行曲面一侧，或者被安装在另一侧，塑料薄带被（1）中所述的园柱成型面拽拉着，把不断从绕线片上退落到园柱成型面上的绕组圈，从“绕组圈外裹紧”，最后抽掉薄带。,主要特点 1、节能特性：能量转换效率很高，其最大效率一般在70%以上，部分产品可达到90%以上（铁芯电动机一般在70%）。2、控制特性：起动、制动迅速，响应极快，机械时间常数小于28毫秒，部分产品可以达到10毫秒以内（铁芯电动机一般在100毫秒以上）；在推荐运行区域内的高速运转状态下，可以方便地对转速进行灵敏的调节。3、拖动特性：运行稳定性十分可靠，转速的波动很小，作为微型电动机其转速波动能够容易的控制在2%以内。另外，空心杯电动机的能
7、量密度大幅度提高，与同等功率的铁芯电动机相比，其重量、体积减轻1/3-1/2。,1-6 空心杯电机主要特点,应用 由于空心杯电动机克服了有铁芯电动机不可逾越的技术障碍，而且其突出的特点集中在电动机的主要性能方面，使其具备了广阔的应用领域。尤其是随着工业技术的飞速发展，对电动机的伺服特性不断提出更高的期望和要求，使空心杯电动机在很多应用场合拥有不可替代的地位。空心杯电动机的应用，从军事、高科技领域进入大工业和民用领域后，十多年来得到迅速的发展，尤其是在工业发达国家，已经涉及到大部分行业和许多产品。1、需要快速响应的随动系统。如导弹的飞行方向快速调节，高倍率光驱的随动控制，快速自动调焦，高灵敏的记
8、录和检测设备，工业机器人，仿生义肢等，空心杯电动机能很好地满足其技术要求。2、对驱动元件要求平稳持久拖动的产品。如各类便携式的仪器仪表，个人随身装备，野外作业的仪器设备，电动车等，同样一组电源，供电时间可以延长一倍以上。3、各种飞行器，包括航空、航天、航模等。利用空心杯电动机重量轻，体积小，能耗低的优点，可以最大限度地减轻飞行器的重量。4、各种各样的民用电器、工业产品。采用空心杯电动机作为执行元件，可以使产品档次提高，性能优越。5、利用其能量转换效率高的优势，也作为发电机使用；利用其线性运行特性，也作为测速发电机使用；配上减速器，也可以作为力矩电动机使用。6、因为空心杯电机体积小，很多体积要求
9、比较小的商品都采用了空心杯最为动力元件。比如；玩具礼品（玩具车，航模等）、成人用品（跳蛋等）、美容按摩产品（洗脸刷，导入仪，脸部按摩器等）、生活日用品（电动牙刷，洗头刷，直发器等）。,1-7 空心杯电机应用,随着工业技术进步，各种机电设备严格的技术条件对伺服电动机提出越来越高的技术要求，同时，空心杯电动机的应用范围已经完全脱离了高端产品的局限性，正在迅速地扩大在一般民用等低端产品上的应用范围，以广泛提升产品品质。据有关资料统计，在工业发达国家已经有100多种民用产品上成熟应用了空心杯电动机。国内工业界对空心杯电动机的卓越性能尚没有充分认识，阻碍了许多领域机电产品的技术进步，严重影响了我们与国外
10、同类产品的技术竞争力。国内开发的许多新产品，因电机性能不符合要求，其产品的整体水平始终与国外同类产品存在较大差距，限制了很多产品的开发与发展，比如医疗器械、义肢、机器人、摄像机、照相机和一些特殊领域，甚至在纺织机械、激光测量仪器等方面都存在这种现象。但是，空心杯电动机的生产，由于其工艺复杂，生产自动化程度远不如铁芯电动机，导致其生产成本高，劳动力成本高，而且对操作者的技能水平要求高。给大规模生产带来很多困难和限制。我国对空心杯电动机的开发研制工作已有二三十年的历史，但直到后来才得到了较快发展，不但在国内市场替代进口产品，而且已有企业开始参与国际市场的竞争。,屋内小飞机空心杯马达,双螺旋翼空心杯
11、电机,空心杯航模飞机,空心杯航模飞机,玩具车上应用空心杯马达,日本电老鼠机器人,空心杯四轴飞行器,空心杯四轴飞行器,手机上应用空心杯马达,空心杯振动马达,空心杯手机振动马达,空心杯手机振动马达,振动马达相关简要情况,振动马达种类：扁平式/圆柱式 圆柱又分为空心杯式/铁芯式 使用条件区分：低温马达/高温马达（SMD）接电方式：引线式、弹簧端子、FPC、SMD 安装方式区分：HOUSING、贴装式(SMD),1-8 空心杯振动马达介绍,扁平式 VS 圆柱式1、扁平式专利所有权是TOKYOPARTS；空心杯专利是松下；铁芯马达无任何 厂商申请专利（传统）2、振动的方式有所不同：,简要介绍振动量、安装
12、比较,空心杯 VS 铁 芯,一、结构图比较：,TERMINAL,空心杯马达分解简图,铁心马达分解简图,二、转子卷线比较图片：,CORED,CORED,三、综合比较说明：,A、由于结构不同，空心马达的平衡性较差，在ALT测试时，易造成轴弯不良；B、由于卷线方式不同，铁芯马达使用电压范围比较宽，1.3V 3.0V；空心马达 实施宽电压范围使用条件比较困难，尤其是高电压情况下，铜线线径要求非 常细，卷线困难；C、空心马达实施耐高温比较困难，对磁铁性能要求较高（过高温磁衰竭），另外，由于结构、卷线不同，同样制约空心马达耐高温要求;铁芯马达实 施耐高温很容易多了。,贴装示意图片,Reflow motor
13、,Non reflow motor,主 要 特 点,一、用吸嘴贴装器进行自动贴装 马达重量 1.2 1.5 g，贴装工艺简易、易实现标准化生产可使客户减少 作业员工，减少制造工序，而减低成本二、马达可直接焊接到 PCB 上或 FLEX 上 1、以直接焊接方式进行焊接，可以改善触点接触的可靠性，a、弹簧触点的马达在组装时有变形问题的存在，b、引线式马达在手机生产操作时有断线、引线打折、虚焊等不良；2、HOUSING马达的橡胶支架在硬度、材质、HOUSE设计、HOUSE模具误差等诸多因 素影响，是手机在生产组装完成过程中有各种不良（噪音、共振）产生。三、节省空间 与 HOUSING 马达相比，此种
14、马达可降低马达的高度、宽度及长度 只需在PCB留有一定的贴装面积（此处空间是指最终产品上的空间）四、耐高温性；符合欧盟的对环境无铅化要求。,回流焊条件,回流焊曲线图,过回流焊前后特性数据对照,机种:A-40080A 总数:n=35pcs回流焊条件:请参考无 Pb 焊锡面条件,PCB安装寸法图示,贴装面,接电端子,0.6,贴/组装注意事项,贴装时分铜下面预留足够的间隙 一般HOUSING安装马达分铜预留间隙是0.4mm 而REFLOW MOTOR由于固定稳定,所以只需要0.2mm,空心杯直流电机普遍价格较高。国内常见的电机性能和价格、供货商联系方式如下：MAXON Motor A.G.高性能，高
15、价格。其32mm直径的电机具有额定60W的功率，35mm直径的电机具有额定90W的功率。但是电机单价基本在2000RMB以上。最大功率的电机为75mm直径，250W由于功率密度很大，比较容易发热烧毁。只要注意散热，该品牌的电机性能非常可靠。Faulhaber 电机 高性能，高价格。38mm直径的电机最大功率可达到200W。同样需要严格注意散热。北京博创SAEG series http:/http:/www.e-北京奕山提供中小功率的空心杯直流有刷电机，直径16-36mm，功率0.340W.价格较低，性能也不错。,1-9 空心杯电机企业介绍,1-10 深圳拓邦空心杯电机介绍,空心杯电机产品有：4
16、mm、6mm、7mm、8mm、10mm、12mm、16mm、20mm、22mm、24mm、26mm、28mm、32mm、35mm、40mm系列无刷、有刷电机，公司产品广泛应用于电动玩具、电动牙刷、按摩电动剃须刀、工艺礼品、机器人、工控产品等产品。,1-11 深圳唯川空心杯电机介绍,丰富的产品系列，主要包括：1.空心杯无刷直流电机(12mm、16mm、20mm、24mm、28mm、32mm、36mm等各种尺寸）；2.空心杯无刷内置驱动型电机(22mm、24mm、28mm、32mm、36mm）；3.空心杯无刷高速电机（16mm、20mm、24mm）；4空心杯无刷行星减速电机（16mm、22mm、2
17、8mm、32mm、36mm、42mm）；5.直流无刷电机驱动器。,目前本公司开发的此产品系列的所有技术特性都达到瑞士MAXON公司（美国火星探测车大量使用此公司电机，代表空心杯电机的世界最高技术）同等水平，实测使用寿命更是大幅超出MAXON公示寿命。在医疗、检测、手持仪器、分析仪器等行业应用广泛。常规尺寸：8、13、16、22、40（减速机可另外配套，仅部分型号可提供后出轴及编码器）。,1-12 上海敏动空心杯电机介绍,SMJ直流有刷空心杯电机,此系列电机与传统的低压电机技术截然不同，公司内部叫板式空心杯技术，目前全世界只有我公司能对此系列产品进行量产与研发，此电机技术的电气特性非常优秀，超越
18、目前世界任何已知其他低压电机的特性。与同等输出功率电机比较、外形体积小、重量轻、过载能力强、高效率、发热量低等特点。应用：呼吸泵、汽车泵、无油泵、医疗泵、AGV搬运小车、RGV物流小车、智能机器人、机器人手臂、关节机器人、高端跑步机、医疗器械等等。产品型号：BMP4512 BMP4524 BMP4536 BMP6212 BMP6224 BMP6236 BMP6248 BMP8024 BMP8048(规格尺寸：45mm*72.5mm 62mm*73mm 80mm*114mm）功率段：50W-700W之间、电压12V-48V，可配套驱动及减速机使用,SMJ直流无刷空心杯电机,SMJ直流无刷伺服（空
19、心杯）,此系列电机与传统的低压电机技术截然不同，公司内部叫板式空心杯技术，目前全世界只有我公司能对此系列产品进行量产与研发，此电机技术的电气特性非常优秀，超越目前世界任何已知其他低压电机的特性。与同等输出功率电机比较、外形体积小、重量轻、过载能力强、高效率、发热量低等特点。应用：呼吸泵、汽车泵、无油泵、医疗泵、AGV搬运小车、RGV物流小车、智能机器人、机器人手臂、关节机器人、高端跑步机、医疗器械等等。产品型号：SMP4512 SMP4524 SMP6212 SMP6224 SMP6236 SMP8024 SMP8048(规格尺寸：45mm*109mm 62mm*108mm 80mm*149m
20、m）功率段：50W-500W之间、电压12V-48V，可配套驱动及减速机使用。,SMJ板式空心杯电机的优势,功率密度高：功率密度是输出功率与重量或体积的比值，铜板线圈方式的马达体积小，性能好。与传统的线圈相比，铜板线圈方式的感应线圈要轻。无需卷线和有槽硅钢片，消除了它们产生的涡流和磁滞损耗；铜板线圈方式的涡流损耗很小并且易控制，提高了马达的效率，确保了较高的输出转矩和输出功率。效率高：马达的效率高在于：铜板线圈方式没有卷线和有槽硅钢片造成的涡流和磁滞损耗；另外，电阻较小，降低了铜损无转矩滞后：铜板线圈方式无有槽硅钢片，无磁滞损耗，无齿槽效应减少了速度和转矩波动。无齿槽效应：铜板线圈方式无有槽硅
21、钢片，这就消除了槽与磁石相互作用的齿槽效应，线圈是没有铁心的结构，所有的钢铁部件要么一起转动（比如，无刷马达），要么全部静止不动（比如，有刷马达），齿槽效应和转矩滞后现象明显不存在启动转矩低：无磁滞损耗，无齿槽效应，启动转矩很低。在启动时，通常轴承负荷是唯一的阻碍。这种方式可以使风力发电机的启动风速很低。峰值转矩高：峰值转矩与连续转矩的比值很大，是因为当电流上升到峰值的过程中，转矩常数是不变的。电流与转矩的线性关系使马达能产生较大的峰值转矩。传统的马达，当马达达到饱和后，不管再加多大的电流，马达的转矩不会再增加。散热效果好：铜板线圈内外表面都有空气流动，这比有槽转子线圈的散热好。传统的漆包线嵌
22、在硅钢片的槽里，线圈表面气流很少，散热情况不良，温升较大。同等的输出功率，铜板线圈方式的马达温升较小。,ProMOTION SAEG 系列有刷空心杯伺服电机（北京博创兴盛机器人技术有限公司）,1-13 北京博创有刷空心杯电机介绍,经营国产赛格威（segway）；教学机器人，排爆机器人，无人机，电机伺服控制器，两轮平衡车。,SAEG系列空心杯直流伺服电机是ProMotion运动控制产品的重要组成部分。空心杯直流电机属于直流永磁电机，与普通有刷、无刷直流电机的主要区别是采用无铁芯转子，也叫空心杯型转子。该转子是直接采用导线绕制成的，没有任何其他的结构支撑这些绕线，绕线本身做成杯状，就构成了转子的结
23、构。有些空心杯电机配有消火花电容，以降低运行火花，提高寿命。SAEG系列空心杯电动机具有以下优势：由于没有铁芯，没有齿槽效应，极大地降低了铁损（电涡流效应造成的铁心内感应电流和发热产生的损耗）。具有极高的能量转换效率，其能量转换效率一般在75%以上，部分产品可达到90%以上 低惯量空心杯转子能获得高加速度和优异的动态响应性能。启动、制动迅速，响应极快，机械时间常数小于28毫秒，部分产品可以达到10毫秒以内，在推荐运行区域内的高速运转状态下，转速调节灵敏 可靠的运行稳定性：自适应能力强，自身转速波动能控制在2%以内 能量密度大：与同等功率的铁芯电机相比，其重量、体积减轻1/3-1/2，转速-电压
24、、转速-转矩、转矩-电流等对应参数曲线都呈极好的线性关系。,proMOTION SAEG系列空心杯直流伺服电机选型简表,SAEG电机配套的减速器可选择行星齿轮减速器或者正齿轮减速器。正齿轮减速器的特点是：效率高，可达90%97%；长度较短，价格较低；同等尺寸输出扭矩较小，适合配合稀有金属电刷电机。行星齿轮减速器的特点是：效率较高，可达60%90%；长度较长，价格较高；同等尺寸输出扭矩大，适合配合石墨电刷电机；A型行星减速器为不锈钢材质，输出扭矩较大；B型为经济型碳钢和工程塑料混合材质减速器，效率较高，价格较低。,技术概述,1-14 汉德保HDB空心杯电机介绍,汉德保(HamDerBurg)成立
25、于2010年，是深圳市德智高新有限公司旗下的机电产品自主品牌，专注于精密微电机及驱动控制系统的研发和制造。空心杯（无槽）系列内置驱动直流无刷电机，可定制电机外径有20mm、22mm、28mm、30mm、32mm、35mm、40mm、43mm。板式空心杯45mm、62mm、80mm方形系列。,1-15 MOTEC空心杯伺服电机介绍,德国MOTEC公司是世界上著名的电机及驱动器制造公司之一。德国MOTEC公司成立于1987年。德国MOTEC公司产品遍布世界各个角落。德国MOTEC公司在多个国家设有分公司,凭借全球性的销售网络,德国MOTEC公司可向全球多个国家提供MOTEC电机,MOTEC 精密行星减速机,MOTEC 电机,MOTEC伺服电机,MOTEC进电机,MOTEC机器人平台转台,MOTEC推杆,MOTEC减速机,MOTEC数控系统。产品有：顶级德国MOTEC电机，MOTEC 精密行星减速机、MOTEC 电机,MOTEC伺服电机,MOTEC进电机,MOTEC机器人平台转台,MOTEC推杆,MOTEC减速机,MOTEC数控系统。,1-16 空心杯电机控制器举例,三、安装尺寸,三、控制器与无刷电机接线图,空心杯电机生产设备资料,全自动绕线机,1-17 空心杯电机生产设备介绍,线圈压扁机,线圈整圆机,转子动平衡机,线圈自动烫锡机,谢谢！,
