为您的运动控制项目选择无框架电机，可以为你带来更高的设计灵活性和更高的性能系统。与传统的封装或框架电机不同，无框架电机设计为直接集成到其驱动的机器或设备的机电一体化中。了解什么是无框架电机、何时使用以及如何选择最适合你需求的无框架电机，是释放其全部潜力的关键。

FiberPrint™无框电机套件。

什么是无框架电机？

无框架电机，也称为电机套件或扭矩电机，仅由转子和定子组成。它们不包括外壳、轴或轴承。这使得工程师可以将主机设备作为机壳，同时使用主机自身的轴、密封和轴承。因此，电机集成可以在成本、重量、效率、体积或散热方面得到更好的优化。在设计定制方案时，无框架电机尤其合适。

无框架电机是如何工作的？

无框架电机的工作原理与有框架无刷电机相同，通过将电能转换为机械运动。定子中的铜绕组产生磁场，推动或拉动转子上的磁铁，产生旋转运动。电机驱动器用于控制输入定子的交流电流，产生准确、精准且高效的扭矩和转速输出。

无框架电机设计用于集成到主机的机械系统中。转子通常连接到转子轴或系统的运动部分，定子连接到壳体或设计的静态部分。

无框架电机的特点

无框架电机具备若干关键特性，使其适合高性能运动应用：

• 紧凑设计：将无框架电机集成到运动系统中，可以设计出紧凑型系统。

• 直接集成：没有框架使得能够直接集成到机械系统中，降低装配复杂性并提升整体系统效率。

• 定制化：这些电机可以根据特定应用需求进行定制，如定制转子和定子尺寸或特定的绕组配置。

• 动态改进：由于元件更少且集成度优化，无框架电机通常能提供更好的动力学性能。

• 高扭矩密度：无框架电机在紧凑的体积中提供高扭矩，这对于需要强力且精准运动的应用至关重要。

• 成本效益：无需为不必要的电机壳体、轴和轴承买单。

无框架电机的应用

无框架电机广泛应用于各种高性能和专业应用，包括：

• 机器人：在机械臂中，无框架电机以紧凑的形式提供复杂动作所需的精度和扭矩。

• 航空航天、地面与海洋：由于其轻便设计，无框架电机被广泛应用于航空电子设备、无人机、万向节及其他航空航天系统，以及地面和海洋车辆的系统中。

• 医疗器械：无框架电机非常适合空间有限且注重精度的手术机器人及其他医疗设备。

• 高精度机电一体化：对于计量、机床、材料加工等垂直领域，无框架电机实现了非常紧凑且高精度的设计。

• 工业自动化：无框架电机非常适合驱动需要高扭矩和精确控制且体积小的直驱系统。

• 电动汽车：无框架电机常用于轮内电机及其他汽车应用中，这些应用对集成性和性能至关重要。

  

  使用无框架扭矩电机的万向节

  
  

• 无框架电机的主要选择标准

• 在为特定应用选择无框架电机时，工程师必须考虑几个因素：

• 所需扭矩和速度：了解电机推拉需要多大力度，以及速度，是选择发动机的关键因素之一。

• 热管理：考虑电机的最大允许温度和冷却条件对于了解电机在给定工作点可能存在多少损耗非常重要。

• 空间限制：无框架电机可以直接集成到系统中，因此了解电机的最大尺寸非常重要。

• 重量： 在选择合适的电机技术时，还需考虑系统的整体重量。还有一些技术可以制造比其他电机更轻的无框架电机（例如有槽电机与无槽电机）。

• 电源电压与最大输入电流： 作为系统的一部分，并且使用电机控制器，在选择无框架电机之前，可能已经设定了一些供电电压和输入电流的约束。

• 精度要求： 电机需要多精确才能完成预期任务。也许需要零齿轮电机。

• 系统中的其他组成部分： 虽然电机的选择是运动系统设计中最重要的方面之一，但其他组件也必须与电机协同工作。无框架电机技术的灵活性使得与构成运动系统的大多数组件兼容。

• ‍

• 无框架电机为多种应用提供了高度灵活且高性能的解决方案。通过了解无框架电机及其关键选择因素，工程师可以为系统设计出最优解决方案。无论是航空航天、医疗设备还是机器人技术，无框架电机都将继续在技术进步中发挥关键作用。

• 无框架电机有哪些优势？

• 无框架电机通过消除预设外壳的限制，为工程师提供了更大的设计自由度。这为更紧凑、更轻量化的产品打开了大门，因为电机可以完全集成在周围结构中。由于定子和转子作为独立组件交付，您可以完全控制轴承系统，选择最适合您需求的类型和质量。电机壳体通常可作为主机械组件的一部分，减少零件数量并简化整体系统。此外，开放式中心设计为集成齿轮箱、电缆、滑环或其他部件提供了宝贵空间，使无框架电机成为高性能、紧凑封装系统的理想选择。

• 无框马达与传统马达：有什么区别？

• 无框架电机和传统电机的关键区别在于其集成度。无框架电机仅由转子和定子以及电机的功能核心组成，使工程师能够将它们直接嵌入系统的机械结构中。传统电机，通常称为内置电机、BLDC电机或伺服电机，都是集成的单元，内置了外壳、轴承系统和轴。这使得它们可以直接安装和运行，但在尺寸、重量和元件布局上的灵活性受到限制。而无框架电机则需要更多的前期设计和组装工作，但能实现高度优化的解决方案：选择轴承、定义机械接口，从而实现更紧凑且集成的最终产品。这使得无框架电机在空间、性能和重量等关键应用中尤具吸引力。

• 如何将无框架电机集成到你的系统中

• 集成无框架电机需要深思熟虑的机械设计，但也带来了无与伦比的灵活性。根据您的性能、热量和维护需求，有几种可靠的方法可以固定定子和转子在组件内。无论缝隙大小，粘接都是一种简单有效的解决方案，尤其适用于空间有限的设计。对于需要简单组装和拆卸的应用，轴向夹具提供了一种非永久性但安全的替代方案。在需要刚性干涉配合的情况下，压入式可以确保精确对齐和优异的热导率。每种方式都有其权衡，但都让你能够将电机与机械系统紧密集成，提升整体的紧凑性和性能。

• 无框架电机性能与效率解析

• 无框架电机通常被选用于扭矩输出比总功率更为关键的应用。由于它们直接集成在机械系统中，性能优化从电机常数（Km）开始。通过在给定的质量或空间限制下最大化电机常数，设计者可以实现更高的效率，减少铜芯损耗，最小化热量产生，并降低在相同扭矩下的功率输入。目标是在保持系统紧凑、轻量化和热稳定性的同时，提供最大的连续扭矩。这使得无框架电机特别适合高性能应用，如机器人、医疗设备和航空航天系统，这些领域对每一克和每一瓦都至关重要。

• 优化无框电机性能的技巧

• 为了充分利用无框架电机，首先必须清楚了解你的应用对扭矩和转速的需求。这些参数的精确定义确保电机尺寸正确，防止过度规格，避免不必要的体积或效率低下。接下来，要特别注意扭矩常数（Kt）——选择一台与目标转速、扭矩和输入电压对齐的电机。一般来说，较高的Kt意味着更好的效率和热性能。选择在机械约束范围内电机常数（公里）最高的电机也很有帮助，因为这直接影响扭矩的产生效率。最后，将电机与适合你需求的驱动器匹配，无论是用于平稳精准运动的精密控制器，还是性能驱动的动态高扭矩系统。电机与电子设备的匹配组合将释放无框电机集成的全部潜力。