Протягом останнього десятиліття безщіточні двигуни постійного струму (bldcs) все частіше замінювали щіткові двигуни постійного струму, особливо в додатках, де потрібні високі швидкості (понад 12 000 об/хв) і довгий термін служби.
Але двигуни BLDC не мають усіх переваг: двигуни BLDC пропонують просте керування та відсутність зубчастих зубців, тоді як складна структура двигунів BLDC означає вищі витрати — звичайні двигуни BLDC мають щілинні конструкції, тобто котушки намотані в пази навколо статора. .
У результаті був розроблений двигун BLDC без щілинної конструкції, який має 4 основні переваги перед звичайними двигунами BLDC зі щілинами.
У безщілинних двигунах BLDC використовується конструкція без щілин. Котушки намотуються в окремій зовнішній операції, а потім вставляються безпосередньо в повітряний зазор під час складання двигуна.
У двигунах BLDC із щілинами наявність зубів статора запобігає мінімізації загального розміру двигуна. Крім того, у міру зменшення розміру двигуна процес намотування стає все важчим. Навпаки, безщітові безщіточні двигуни постійного струму мають обмотки, які похило або аксіально закріплені на циліндричному сердечнику статора, що полегшує зменшення розміру.
Конструкція без щілин також має економічні переваги, оскільки вона зменшує складність, а серцевина статора легша у виготовленні.
Хоча обидві конструкції можуть працювати на швидкостях, набагато вищих, ніж щіткові двигуни постійного струму, щілинні та безщілинні конструкції мають різні характеристики на високих швидкостях. Для отримання механічної стабільності при високих швидкостях (від 40 000 до 60 000 об / хв) безщілинні ротори зазвичай мають двополюсну конструкцію постійного магніту. Крім того, завдяки наявності великого повітряного зазору, коли двигун працює на високій швидкості, втрати в осерді статора обмежені прийнятним діапазоном. Це означає, що безщілинний двигун BLDC виграє від безщільової структури статора з відносно низькими втратами в сердечнику і, отже, високою щільністю потужності.
Фактично, на початку розробки двигуна BLDC без щілин, його питома потужність була нижчою, ніж у еквівалентного щілинного двигуна. Однак поява високоенергетичних постійних магнітів та їх альтернативних пристроїв намагнічування скоротила розрив у продуктивності. Двигуни BLDC із щілинами менш здатні використовувати високоенергетичні магніти через більш товсті зуби, необхідні для збільшення магнітного навантаження на двигун, що призводить до зменшення площі щілини та, отже, електричного навантаження на двигун.
Двигуни BLDC із щілинами можуть забезпечувати вищий крутний момент, ніж конструкції без щілин, оскільки конструкції з щілинами витримують більш високі температури, що дозволяє виробляти більший крутний момент. Однак через насичення магнітного контуру під час перевантаження крутний момент двигуна зменшується, і беззубий у безщілинній конструкції не має магнітного насичення, таким чином забезпечуючи краще перевантаження.
Незважаючи на те, що безщілинні двигуни BLDC мають багато переваг перед стандартними BLDC, у практичних застосуваннях безщілеві двигуни BLDC не завжди є найкращим вибором. Наприклад, безщілинні двигуни BLDC мають низьку індуктивність, що створює проблеми для керування рухом. Якщо використовується керування широтно-імпульсною модуляцією (ШІМ), менша індуктивність призводить до вищих втрат двигуна. Для усунення проблеми низької індуктивності можна використовувати елементи керування з більш високою частотою перемикання (від 80 до 100 кГц) або індуктивністю з послідовною компенсацією.
Фактично, різні технології двигунів BLDC підходять для різних застосувань. Двигуни BLDC зі щілинами підходять для таких застосувань, як електромобілі або побутові прилади, які потребують великої кількості полюсів, і кінцевий розмір не є проблемою. Їм також краще використовувати в суворих умовах, оскільки котушки з щілинами легше захистити та механічно утримувати зубцями статора. А для застосувань, які вимагають високої швидкості та невеликих розмірів, наприклад, у медичному обладнанні чи портативних промислових інструментах, кращим вибором є безщілинні двигуни BLDC, які пропонують найкраще рішення.
