一般而言，電動(dòng)機(jī)的定子在外面，轉(zhuǎn)子在里面

一般而言，電動(dòng)機(jī)的定子在外面，轉(zhuǎn)子在里面。在傳統(tǒng)的有刷直流電動(dòng)機(jī)中，定子磁場(chǎng)在外面，轉(zhuǎn)子電樞在里面。無刷直流電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)后，使旋轉(zhuǎn)電樞從里面走到外面，由轉(zhuǎn)子變成了定子；而原來靜止不動(dòng)的定子永磁體走到了里面，由定子變成了轉(zhuǎn)子。這種結(jié)構(gòu)稱之為“內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)”。

在實(shí)際使用中，有時(shí)為了滿足某些電子機(jī)械的特殊技術(shù)要求，把電動(dòng)機(jī)的定子電樞做在里面，而把帶永磁體的轉(zhuǎn)子做在外面，我們把這種結(jié)構(gòu)稱之為“外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)”，或稱之為“內(nèi)定子結(jié)構(gòu)”。Ms.參今天就和大家聊聊內(nèi)轉(zhuǎn)子與外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)電機(jī)的比較。

在無刷直流電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)中，外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。這兩種設(shè)計(jì)之間的電動(dòng)機(jī)特性的差異情況概括為：外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量、輸出力矩/輸出功率比都較高，零部件數(shù)量相對(duì)較多，霍爾反映位置近似；而內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量、輸出力矩/輸出功率比都較低，零部件數(shù)量相對(duì)較少，霍爾反映位置精確。

1.慣量的考慮

負(fù)載慣量對(duì)轉(zhuǎn)子慣量的比值是選擇一個(gè)合適電動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵要素之一。在采用齒輪減速器或者蝸輪減速器的剛性機(jī)械系統(tǒng)中，歸算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載慣量對(duì)轉(zhuǎn)子慣量的最大的推薦比值為10；對(duì)于采用含有皮帶和滑輪減速的系統(tǒng)而言，最大的推薦比值為4。

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，只要有可能，不應(yīng)超過被推薦的歸算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載慣量相對(duì)轉(zhuǎn)子慣量的最大比值。在一個(gè)具有很高歸算負(fù)載慣量的系統(tǒng)中，采用外轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)將有利于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但是，由于加速力矩等于被加速的慣量和加速度的乘積，因此采用慣量小的內(nèi)轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，負(fù)載能夠獲得較高的加速率，系統(tǒng)靈敏度高、反應(yīng)快和頻帶寬。

內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是比較容易實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡。因此，從轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)平衡好這一點(diǎn)出發(fā)，內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)適合于在接近9000（轉(zhuǎn)/分鐘）到12000（轉(zhuǎn)/分鐘）的高速情況下運(yùn)行。

但是，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，在機(jī)械上存在著一個(gè)高速極限：內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)在其外圓表面沒有特殊的機(jī)械套簡(jiǎn)的情況下，高速極限約為15000（轉(zhuǎn)/分鐘）左右；而外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的高速極限約為30000（轉(zhuǎn)/分鐘）左右。這對(duì)于非常高速的運(yùn)行情況而言，外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。

2.輸出力矩和輸出功率的考量

對(duì)于一個(gè)給定的體積，外轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)具有較高的輸出力矩和輸出功率。在高速運(yùn)行的情況下，電源電壓的很大一部分將被電動(dòng)機(jī)繞組的反電勢(shì)吃掉，只剩下很小一部分電源電壓能用來牽引電流。在此情況下，外轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的這一優(yōu)點(diǎn)就特別重要。然而，由于內(nèi)轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的定子電樞在外面，它能夠通過電動(dòng)機(jī)的外表面直接散熱，所以內(nèi)轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)與外轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)相比較，它能被更有效地冷卻。如果再對(duì)內(nèi)轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的外表面加以強(qiáng)迫通風(fēng)或安裝散熱裝置，這將使電動(dòng)機(jī)性能有驚人的提高。

3.電動(dòng)機(jī)零部件數(shù)目的考量

在此領(lǐng)域內(nèi)，內(nèi)轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)與外轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)相比較，內(nèi)轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)提供了兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：第一，在內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，比較少的零件數(shù)目意味著它具有較大的內(nèi)在固有的可靠性；第二，由于設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，降低了電動(dòng)機(jī)的制造成本，同時(shí)也為用戶節(jié)省了經(jīng)費(fèi)。因此，從經(jīng)濟(jì)出發(fā)，在運(yùn)行速度和設(shè)配慣量允許的情況下，就應(yīng)選用內(nèi)轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)。