第一批空心杯電機設計于1930年代，但它們花了數十年時間才在商業市場上找到自己的位置。如今，空心杯電機已成為從實驗室設備到商用飛機等廣泛應用中的重要組成部分。典型的有刷直流電機包括一個外定子（通常由永磁體或電磁繞組制成）和一個內轉子（由纏繞有銅線的疊片鐵電樞制成）。

相反，無芯直流電機的轉子中沒有疊片鐵芯。相反，轉子繞組以傾斜或蜂窩結構纏繞，形成一個自支撐的空心圓柱體。

更高的功率，更輕的重量

空心杯電機的主要優點是高功率重量比，移除沉重的鐵芯后，空心杯電機能夠非常高效地運行，并使其成為電機必須在有限空間內提供最大扭矩的應用的理想選擇。例如，小型大功率電機在航空業的許多應用中都有使用，包括飛機機艙門的鎖定機構、飛機空調系統中調節壓力的閥門以及操作鎖定銷保持起落架伸展。航空公司希望盡可能減輕重量以減少油耗，而飛機制造商可以通過選擇空心杯電機來減輕重量，同時保持這些關鍵應用所需的高水平可靠性和精度。

傳統的直流電機可能會遇到稱為齒槽效應的問題，這會使電機的旋轉出現“抖動”。它的發生是由于轉子中永磁體和鐵片的磁相互作用。無芯電機消除了這個問題，轉子中不存在鐵，從而產生更均勻的旋轉。沒有鐵電樞也使得轉子慣性非常低，這使得空心杯電機能夠非常快地加速，這在需要快速和可重復工作的設備中尤其有利，例如實驗室設備。

無鐵芯無刷電機

傳統的直流電機使用電刷進行機械換向，電刷通常由石墨或貴金屬制成，靠在電機的換向器上。隨著轉子轉動，通電的換向器上的繞組段發生變化，這使轉子的磁場與主體中的磁鐵保持一致，從而產生一致的扭矩。

在無刷電機中，永磁體用于轉子，而圍繞它的定子是銅繞組，為了在定子中產生變化的磁場，系統需要使用單獨的控制器進行電子換向。這會切換電機相位中的電流，為繞組的適當部分提供能量，從而產生扭矩和旋轉。

無鐵芯無刷電機具有與無芯有刷直流電機相同的基本優勢，然而，無鐵芯無刷電機的使用壽命通常更長—根據其配置，使用壽命可達十倍以上。這是因為隨著時間的推移，與換向器的摩擦會磨損傳統電機內部的電刷，而無刷電機除了軸承外沒有磨損部件。

未來的趨勢

盡管具有各種優點，但空心杯電機的使用仍不如有芯電機，部分原因是人們認為它們的成本較高。然而，一旦您考慮了空芯杯電機可以為應用帶來的總收益，考慮到許多行業對小型化的不斷推動，這種平衡在未來幾年很可能會發生變化。下一代產品通常有望在更小的產品中提供更高的性能，這一點在實驗室設備中尤為明顯，預計這些設備將隨著功能的增加而變得越來越自動化，同時保持較小的尺寸，空心杯電機使設計工程師能夠在給定體積的情況下實現最大性能。

結論

有刷空心杯電機和無刷無鐵芯電機的特點是體積小，因此非常適合在保持高性能的同時減小設備尺寸。在必須延長電機壽命的地方，無刷無鐵芯電機提供堅固的設計，在緊湊的空間內提供高功率。無論是有刷電機還是無刷電機，空心杯電機都具有從減輕重量、提高功率到消除齒槽效應等一系列優勢。對于希望在更小空間內提供更高性能的設計工程師來說，空心杯電機是一項值得的投資。