什么是无框电机 为什么要使用无框电机

上一期我们讲了直驱电机。旋转直驱电机可以分为有框电机和无框电机两种，这次再谈其中无框电机。

在传统的机械设计中，通常倾向于选用现成的封装电机，即电机的定子和转子通过轴承和法兰等封装在电机外壳内。这样只需要将电机整体安装到机械设备上，连接负载即可使用。

然而，在很多实际应用中，安装空间受到很大的限制。例如，协作机器人的手臂，通常要集成6个、7个甚至更多电机来驱动机器人的关节。由于没有足够的安装空间，传统的电机封装形式无法满足应用需求。有什么办法进一步节省安装空间呢？

无框电机应运而生。

无框电机由独立的转子和定子部件组成，这些部件分别安装到机械设备中，以将扭矩传递给负载。他们通常与其他组件集成在一起，包括外壳、轴系、轴承、反馈装置和其他元件，构成整个驱动系统。

转子部分通常由固定在轮毂上的高能稀土磁体组成，轮毂安装在轴和轴承组件上。

定子部分则由绕组组成并安装在机械设备外壳内，该外壳可以是机械设备结构的一部分。

由于无框电机取消外壳和轴承，通过精心的结构设计，定子和转子分别直接固定至机械设备上，从而精简了设备的结构、减小了整体的空间。

与此同时，借助设备外壳巧妙地实现了防护，采用无框电机的机械设备也达到了极高的整体防护等级。

无框电机的应用还带来了更多的定制可能性，以便电机驱动能够更好的融入机械设备的结构设计中去。

为什么要使用无框电机呢？

我们知道，普通的旋转直驱电机具有节省体积、降低重量、节能环保、高精度，免维护等诸多有点。而无框电机除了具备这些优势之外，还进一步通过减小体积、降低重量优化了整体尺寸，通过降低系统惯量、提高系统带宽提升了系统性能。

凭借更少的空间占用，更大的转矩密度和更轻的重量，设备的整体性能得以大幅提升。通过与无框电机制造商的进一步密切配合，无框电机的定制化设计还赋予了设备制造商更多的商业价值。一方面，独特的设计有助于设备制造商进行知识产权保护。另一方面，无标的内嵌式设计也有助于保障设备制造商在售后市场的收入。在特殊的环境条件下，无框的结构还有助于提升设备的整体散热性能和设计实现的可行性。

从最初的潜望镜设计，到首次阿波罗任务的万向节系统，再到火星探测器的牵引系统，无框电机已经经历了一百多年的发展，适应了各式各样苛刻的应用环境。

如今，无论是工业、农业自动化，还是航空航天等众多领域都不难寻觅无框电机的身影。

无框电机尤其适用于对于需要尺寸小、重量轻、响应快的应用场景。

例如，应用于工厂自动化的机床、机器人和机器人关节、小型转台等，和用于军工、航空航天领域的的武器站、传感器的万向节、瞄准系统、无人机推进与导航等等。

我们相信随着直驱技术的全面普及，无框电机的应用前景将愈发不可限量。