直驱力矩电机由两个主要部件组成:定子和转子。定子是静止的铁芯,包含线圈和电气连接。转子是动态旋转的对应部件,装有永久磁铁。内转子电机的定子安装在机架上,转子固定在轴或旋转机器部件上,位于定子内侧。与之相反的,外转子电机的定子仍然静止不动,位于电机中心,转子(设计成环形)在定子外,围绕定子旋转。
性能
在电机内部,转矩由转子上的永久磁铁与定子线圈产生的磁场之间的相互作用而产生。 在外转子布局中,气隙的直径较大。
由于气隙产生的力作用在更大的半径上,直径越大,转矩越大。因此,在相同的电机体积内,外转子可产生更大的转矩。然而,我们必须认识到,电机转矩并不仅仅受到气隙最大磁力的限制,它还受到冷却的间接限制。
热阻
损耗源于绕在定子铁芯上的电机线圈。热量主要通过定子铁芯到达安装表面。内转子和外转子电机从线圈到安装表面的热路径不同。在内转子装置中,定子位于外径上。因此,与外转子相比,热传导和冷却的面积更大。同样,如图2 所示,内转子电机的定子安装表面积也要大得多。更好的热传导使电机温度更低。
安装
根据电机类型,外环或内环均可旋转。哪种安装方式最合适取决于应用要求。例如,外转子电机可直接驱动皮带或滚子,如用于高惯量应用。当主轴运行时,例如在高速分度应用中,内转子更容易集成。
值得注意的是,外转子电机的运动部件距离中心较远,因此惯量较大。当应用的轴连接到外径时,这种效应会进一步放大。在加速时,更大的惯量需要更大的转矩。
总结
总之,在相同的电机体积内,外转子电机的气隙直径越大,转矩越大,但转速越低。持续转矩取决于冷却电机的能力。由于来自线圈的热量必须通过较小的区域,因此相同体积的外转子电机的热阻通常较高。这抵消了较大直径气隙带来的转矩优势。内转子电机响应更快,冷却更快,但产生的峰值转矩较小。
内转子电机和外转子电机在不同的应用中具有不同的机械配合。每种电机都有各自的优势和注意事项。哪种电机是最佳选择取决于具体的机器布局、可用空间和要驱动的部件。