典型的直流有刷電機由外部定子(通常由永磁體或電磁線圈構成)和內部轉子(由帶有繞組的鐵疊片構成)組成。分段換向器和電刷控制轉子繞組通電的順序，以產生連續旋轉。

▲典型的直流電機包括外部永磁體定子和由帶有繞組的鐵疊片制成的內部轉子。

無芯直流電機取消了轉子中的疊片鐵芯。其轉子繞組以傾斜或蜂窩狀方式纏繞，形成自支撐空心圓柱體或“籃子”。因為沒有鐵芯來支撐繞組，所以它們通常與環氧樹脂保持在一起。定子由稀土磁體制成，例如釹，AlNiCo（鋁-鎳-鈷）或SmCo（釤-鈷），并且位于無芯轉子內部。

▲無鐵芯直流電機消除了轉子中的鐵芯。其轉子繞組以傾斜或蜂窩方式纏繞以形成自支撐空心圓柱體。定子磁鐵位于無芯轉子內。

無鐵芯直流電機的其他術語包括“空芯”，“無槽”和“無鐵芯”。

用于無芯直流電動機的電刷可以由貴金屬或石墨制成。貴金屬刷（銀，金，鉑或鈀）與貴金屬換向器配對。該設計具有低接觸電阻，常用于低電流應用。當使用燒結金屬石墨刷時，換向器由銅制成。銅石墨組合更適用于需要更高功率和更高電流的應用。

▲無芯直流電動機的轉子是空心的，可以自我支撐，從而減少了質量和慣性。

無芯直流電機的結構與傳統的鐵芯直流電機相比具有多種優勢。首先，鐵的消除顯著降低了轉子的質量和慣性，因此可以實現非常快的加速和減速速率。沒有鐵也意味著無鐵損耗，使無芯設計的效率明顯高于傳統直流電機（高達90％）。無鐵芯設計還降低了繞組電感，從而減少了電刷和換向器之間的火花，從而延長了電機壽命并降低了電磁干擾（EMI）。

傳統直流電動機由于永磁體與鐵片相互作用而產生的電機齒槽問題，由于無鐵片設計中沒有鐵片，因此也被消除了。反之，扭矩波動非常小，可以提供非常平穩的電機旋轉，同時振動和噪音最小。

由于這些電機通常用于高動態運動（高加速度和減速度），因此轉子中的線圈必須能夠承受高扭矩并消散峰值電流產生的大量熱量。由于沒有鐵芯作為散熱器，因此電機外殼通常包含便于強制風冷的端口。

▲無芯直流電機有圓柱形和扁平（圓盤）兩種配置。

無芯直流電機的緊湊設計適用于需要高功率尺寸比的應用，其電機尺寸通常在6mm至75mm范圍內（盡管尺寸可達1mm），額定功率一般250W或更低。無芯設計是電池供電設備的一個特別好的解決方案，因為它們在空載條件下消耗極低的電流。

無芯直流電機廣泛用于醫療應用，包括假肢，小型泵（如胰島素泵），實驗室設備和X光機。它們處理快速動態移動的能力也使其成為機器人應用的理想選擇。

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