什么是無框電機(jī) 為什么要使用無框電機(jī)

上一期我們講了直驅(qū)電機(jī)。旋轉(zhuǎn)直驅(qū)電機(jī)可以分為有框電機(jī)和無框電機(jī)兩種，這次再談其中無框電機(jī)。

在傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計中，通常傾向于選用現(xiàn)成的封裝電機(jī)，即電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子通過軸承和法蘭等封裝在電機(jī)外殼內(nèi)。這樣只需要將電機(jī)整體安裝到機(jī)械設(shè)備上，連接負(fù)載即可使用。

然而，在很多實(shí)際應(yīng)用中，安裝空間受到很大的限制。例如，協(xié)作機(jī)器人的手臂，通常要集成6個、7個甚至更多電機(jī)來驅(qū)動機(jī)器人的關(guān)節(jié)。由于沒有足夠的安裝空間，傳統(tǒng)的電機(jī)封裝形式無法滿足應(yīng)用需求。有什么辦法進(jìn)一步節(jié)省安裝空間呢？

無框電機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。

無框電機(jī)由獨(dú)立的轉(zhuǎn)子和定子部件組成，這些部件分別安裝到機(jī)械設(shè)備中，以將扭矩傳遞給負(fù)載。他們通常與其他組件集成在一起，包括外殼、軸系、軸承、反饋裝置和其他元件，構(gòu)成整個驅(qū)動系統(tǒng)。

轉(zhuǎn)子部分通常由固定在輪轂上的高能稀土磁體組成，輪轂安裝在軸和軸承組件上。

定子部分則由繞組組成并安裝在機(jī)械設(shè)備外殼內(nèi)，該外殼可以是機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)的一部分。

由于無框電機(jī)取消外殼和軸承，通過精心的結(jié)構(gòu)設(shè)計，定子和轉(zhuǎn)子分別直接固定至機(jī)械設(shè)備上，從而精簡了設(shè)備的結(jié)構(gòu)、減小了整體的空間。

與此同時，借助設(shè)備外殼巧妙地實(shí)現(xiàn)了防護(hù)，采用無框電機(jī)的機(jī)械設(shè)備也達(dá)到了極高的整體防護(hù)等級。

無框電機(jī)的應(yīng)用還帶來了更多的定制可能性，以便電機(jī)驅(qū)動能夠更好的融入機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計中去。

為什么要使用無框電機(jī)呢？

我們知道，普通的旋轉(zhuǎn)直驅(qū)電機(jī)具有節(jié)省體積、降低重量、節(jié)能環(huán)保、高精度，免維護(hù)等諸多有點(diǎn)。而無框電機(jī)除了具備這些優(yōu)勢之外，還進(jìn)一步通過減小體積、降低重量優(yōu)化了整體尺寸，通過降低系統(tǒng)慣量、提高系統(tǒng)帶寬提升了系統(tǒng)性能。

憑借更少的空間占用，更大的轉(zhuǎn)矩密度和更輕的重量，設(shè)備的整體性能得以大幅提升。通過與無框電機(jī)制造商的進(jìn)一步密切配合，無框電機(jī)的定制化設(shè)計還賦予了設(shè)備制造商更多的商業(yè)價值。一方面，獨(dú)特的設(shè)計有助于設(shè)備制造商進(jìn)行知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)。另一方面，無標(biāo)的內(nèi)嵌式設(shè)計也有助于保障設(shè)備制造商在售后市場的收入。在特殊的環(huán)境條件下，無框的結(jié)構(gòu)還有助于提升設(shè)備的整體散熱性能和設(shè)計實(shí)現(xiàn)的可行性。

從最初的潛望鏡設(shè)計，到首次阿波羅任務(wù)的萬向節(jié)系統(tǒng)，再到火星探測器的牽引系統(tǒng)，無框電機(jī)已經(jīng)經(jīng)歷了一百多年的發(fā)展，適應(yīng)了各式各樣苛刻的應(yīng)用環(huán)境。

如今，無論是工業(yè)、農(nóng)業(yè)自動化，還是航空航天等眾多領(lǐng)域都不難尋覓無框電機(jī)的身影。

無框電機(jī)尤其適用于對于需要尺寸小、重量輕、響應(yīng)快的應(yīng)用場景。

例如，應(yīng)用于工廠自動化的機(jī)床、機(jī)器人和機(jī)器人關(guān)節(jié)、小型轉(zhuǎn)臺等，和用于軍工、航空航天領(lǐng)域的的武器站、傳感器的萬向節(jié)、瞄準(zhǔn)系統(tǒng)、無人機(jī)推進(jìn)與導(dǎo)航等等。

我們相信隨著直驅(qū)技術(shù)的全面普及，無框電機(jī)的應(yīng)用前景將愈發(fā)不可限量。