无框电机给oem更多的设计选择

创新的产品需要创新的解决方案。虽然标准化的外壳电机提供了一系列的选择在一个有吸引力的价格点，他们也涉及到制造商的选择引入的限制。对于寻求最大性能来实现他们的愿景的原始设备制造商，无框电机提供了更大程度的设计自由。

容纳电机作为组装装置，经常以标准化的框架尺寸，如国家电机协会（NEMA）和国际电工委员会（IEC）所规定的。采用轴和空心钻孔的电机。两种类型通常都包含制造商选择的轴承。采用的电机还需要反馈速度/位置控制，例如来自编码器或respvers。

广泛的采纳电机可供购买作为商业现货（婴儿床）物品。根据请求的性质和所涉及的卷，OEM通常可以订购COTS设备的定制版本。仍然，变化水平通常是有限的。为了更加重要的整体尺寸和性能修改，无框架电机可能是更好的选择。

当其名称表明时，无框架电机是无与伦比的电动机。它不是作为组装设备交付，而是作为单独的转子和定子（参见图1）。结果，无框架电动机可以直接集成到机器的机械结构中。这些电机不需要齿轮箱，轴或联轴器，所有这些都可以引入合规性和机器共振。结果，无框架电动机可以更精确地将负载送到指定位置，并且具有较少的过冲或稳定时间。

又称内置电机或套件电机，这些设备作为发货不包括轴承，轴，编码器或传感器，尽管它们可以包括安装硬件（见图2）。所有这些元素都需要通过设备构建器添加。重要的一点是，设计使OEM能够更大地控制电机和系统的参数和性能。

“无框架电机有点耐造就在那里，我们可以专门为应用程序设计，而不是在有尼玛尺寸和IEC尺寸的情况下安装的电机，这就是你得到的，”Joseph Profeta III说;控制系统组主任;Aerotech.（宾夕法尼亚州匹兹堡）。“通过无与伦多的电机，通常更多地讨论定制长度或直径或光圈，以适合特定应用。精确的设计匹配通常在机器中允许更高的动态。“

当尺寸和重量需要最小化，或者应用要求最高性能时(见图3)，无框电机是很好的选择。例如，为了更紧凑的几何形状，它们可以直接安装在机器人关节上。它们被用于便携式电动工具和医疗设备。他们可以设计提供非常高的扭矩，特别是在低速。

该技术使原始设备制造商能够花更多的时间专注于对其应用贡献最大的设计方面。“如果你不喜欢电机制造商选择的组件，或者它不适合你的应用，那么你可以改变它，”业务发展经理Phillip Lucia说，盟友运动技术（塔尔萨，俄克拉荷马州）。“当您使用无框电机时，您可以获得全面的设计自由。”

术语无框架电机最常见于旋转设计，但重要的是要注意，存在线性版本。事实上，线性电机经常作为单独的铸铁和磁轨道运输。

无框架电机的好处
多轴万向节展示了无可效益的电机如何。通常用于航空航天和防御应用的光束转向和卫星通信，多轴万向节需要处理重载，同时保持紧凑和轻巧。在这里，适当的电机选择是必不可少的。例如，如果电动机在其中一个轴上过大，则它不会随着适当尺寸的电动机而有效地操作。更重要的是，组装中的另一个轴需要升高，以便处理超大电机的额外质量，导致必须使用的较大电动机。最终系统基于适当大小的电机携带更高的成本和重量。

无框电机可以提供相同的力量作为一个外壳电机，同时保持显著的轻。“在航天飞机上，燃料和重量是紧密相连的，所以任何你能消除的浪费都是对你有益的，”露西亚说。“无框电机在这些应用中非常出色。”

像索引表这样的工业用例也受益于重量的减少。更小的质量意味着更小的惯性，这就提高了动态性能。这有助于使用更硬的控制回路。现在，索引表可以用更少的结算时间进行更快的移动。使用无框电机还减少了对齿轮箱和皮带的需要，从而减少了维护、故障点和机械错误的来源。

配合正确的反馈，无框电机可以提供非常紧密，准确的速度和位置控制的应用范围从机床到离心机。对于需要通孔为光束、布线或管道通道提供清晰的轴上通道的工艺，如激光标记或半导体十字线检测设备，它们非常有用。因为无框电机不遭受反弹，他们是好的任何类型的重复运动。这包括半导体晶片检查和取放操作。

该方法还可以实现更复杂的热管理方法。在无框无刷电机中，用导热材料灌封定子可以创造更有效的热路径。Lucia说:“我们也可以在固定的电机上这样做，但如果是无框电机，你可以把它放在合适的位置，这将是一个理想的热路径。”“你要完全填满你的机器组件。让花盆填充电机周围的整个空腔是我们一些更先进的客户使用的一项技术，以获得顶级电机性能和效率。”

轴承是迄今为止无刷电机的最大故障点。除非电动机在极端条件下被驱动或在极端条件下操作，否则绕组和磁铁通常不会失败。采用型电机的轴承由制造商选中，而无需了解实际应用的要求。选择无与伦比的电动机中的轴承以适合该应用，并提供所需的确切性能。

Profeta说:“使用无框电机时，承受磨损的部件——轴承——由终端用户添加。”“寿命取决于他们使用的轴承类型，系统设计如何将应力和应变最小化，是否正确安装，等等。机械轴承是可穿戴部件，因此也存在预防性维护是否正确的问题。”

无框架电机的权衡
与任何技术一样，无框架电机有优点也有缺点。总的来说，他们往往比住在家里的同龄人更贵。通常，这不是无帧电机架构本身的功能，而是需要无帧电机的应用类型的要求的结果。例如，为高扭矩密度设计的电机可能需要水冷却，这增加了成本。

设计无框架电机，没有齿轮也增加了成本。无齿轮电机是可用的，但类型的应用往往是一个很好的适合无齿轮电机经常需要无齿轮电机，以确保平稳的运动和快速安定。普罗菲塔说:“有很多没有安装齿轮的发动机，它们会更便宜。”“通常，对于高性能的应用，原始设备制造商都在寻找无外壳电机，因为他们想要更高的动力，部分原因是他们不想要任何齿槽。这往往会推高房价，不是因为他们没有房子，而是因为他们没有齿轮。”

同样，机器设计人员可能需要极大的电机或电机，具有大的孔径，特性再次推出电机的价格。集成所需的附加组成部分，更不用说工程为工程数，也提高了整体成本。然而，它必须进入上下文。“最终客户必须购买所有其他件和零件，并进行设计工作，”Puleta说。“这可能比仅购买容纳的电机更贵。这可能包括很多非重复的工程成本，所以你应该分开这两个。“

无论如何，价格上涨是有保证的，注意兰迪序幕，运动控制电机产品营销，西门子工业（诺克斯，格鲁吉亚）。“我会说前面的额外成本比减少足迹的益处，减少整体系统的维护成本以及系统的寿命增加，更频繁的成本往往更频繁。”

集成和组装对于无框电机可能更加困难。例如，保持转子和定子之间的气隙是必不可少的。由于气隙不当，空气间隙磁场具有可能随角度而变化，导致不一致和周期性的扭矩误差。在非同轴对准的极端情况下，转子和定子实际上可以彼此碰撞，导致损坏。

在有外壳的电机中，保证有适当的气隙。在无框架电机中，责任在于设备建造者。成功取决于正确的设计和计划。

“我们获得了大量的回报，因为有人试图组装电机而且没有一个良好的计划，”露西娅说。“当你组装无框架电机时，这是至关重要的，你会提前思考你的想法如何保持你需要的所有公差和尺寸，以便在没有损坏的情况下安装电机元件。”

从一开始就与集成设计团队合作有助于防止出现问题。考虑确定电机引线位置的过程。机械工程师未必会注意到这个看似微不足道的问题。电气工程师知道，正确的位置可以产生不同，例如，一个短的驱动器和不得不绕线一半的机器。选择不当会影响材料成本、安装时间和可靠性。

随着筒仓的方法，电气工程师别无选择，只能在机械工程团队开发的安装中使用安装。通过跨学科方法，电气工程师可以提供输入，以优化铅置，以便快速安装和理想的性能。

Lucia说:“这些都是很容易做出的决定，对我们来说也是很容易做出的改变，可以为客户节省很多时间。”“因此，我们喜欢与跨职能团队合作。该组织帮助客户发现自己的错误，并帮助我们明智地讨论每位客户的个人挑战。”

正确指定和安装，无框架电机可以帮助OEM实现新颖，高性能解决方案。“是的，它是额外的工作，但是收益很大，你可以节省整个机器的足迹，并且在许多情况下，你可以与传统电机的表现更高，但在许多情况下，”普通人说。

成功开始与在设计阶段的电机制造商密切合作。了解所涉及的权衡，重点关注最有可能提供申请要求表现的人。“我是一个无框的电机福音师，”露西娅说。“If you are pushing the envelope and trying to make a product that is doing something in a way that has never been done or doing a new thing, then you really can’t do better than having a product that enables you to do that any way you want.”