Az olyan elektromos meghajtó rendszerekben, amelyek nagy teljesítményt, könnyű kialakítást és nagy reagálást igényelnek, a keret nélküli nyomatékmotorok ideális választássá válnak a csúcskategóriás automatizáláshoz, a robotikához, az orvosi berendezésekhez és az űrrepülési rendszerekhez. Minimalista struktúrájuk, amely kizárólag egy állórészből és rotorból áll, előnyeit kínálja a tervezési szabadság és az integrációs hatékonyság szempontjából. Ez a struktúra magasabb igényeket is felvet az alapanyagok teljesítményére: az anyagok fizikai határai gyakran meghatározzák a motor teljesítményének határait . 1. Az állandó mágnesek meghatározzák a nyomaték sűrűségét és a válasz sebességét. Mivel a rotor alapkomponense, az állandó mágnesek biztosítják a motor működéséhez szükséges mágneses fluxust, és a nyomaték előállításának közvetlen forrása. Teljesítményük meghatározza a motor csúcsnyomatékát, a válasz sávszélességét és a teljes méretét. A mainstream anyag, a neodímium vasbór, olyan előnyöket kínál, mint például egy nagy mágneses energiatermék (akár 50 mgoe) és nagy felújítás, így alkalmassá teszi a kis, magas torque motorok számára. Korlátozásai azonban magukban foglalják a gyenge hőmérsékleti ellenállást, az oxidációra való hajlamot és a védő bevonatok szükségességét. A teljesítmény magas hőmérsékleten jelentősen romlik. A Samarium Cobalt (SMCO), magas hőmérsékleti ellenállásával (legfeljebb 350 fokig) és kiváló korrózióállósággal, alkalmas repülőgép-, nagysebességű és vákuumkörnyezetre. A hátrányok közé tartozik a magas költségek, egy valamivel alacsonyabb mágneses energiatermék, mint az NDFEB (kb. 25-30 mgoe), a nagy törékenység és a nehéz feldolgozás.
Másodszor, az állórész magja uralja az energiahatékonyságot és a hőveszteséget. A szilícium acél, amorf ötvözetek és nanokristályos anyagok a keret nélküli nyomatékmotorok három fő állórész -alapanyag. A kiváló minőségű szilícium acél (például 35PNH300 és 30ZH120) továbbra is a leggyakrabban használt mag anyag, amely kiváló telített mágneses fluxussűrűség és magveszteségeket kínál a 2,5–5 W/kg tartományon belül. Az előnyök magukban foglalják az alacsony költségeket és a jó feldolgozhatóságot, ami a legtöbb működési feltételhez alkalmas. A magas veszteségek azonban korlátozzák a teljesítményt a magas frekvenciájú meghajtó alkalmazásokban. Az amorf ötvözetek gabonamentes szerkezetük miatt rendkívül alacsony hiszterézist és örvényáram-veszteségeket kínálnak, és a magveszteségeket 1,2 W/kg alatt tartják, még 50 Hz-nél és 1,5 T-nél is. Kiváló, nagyfrekvenciás teljesítményt kínálnak, és alkalmasak a legmagasabb energiahatékonyságot igénylő alkalmazásokra. Alacsony mechanikai szilárdságának és feldolgozási nehézségei miatt, a magas anyag- és feldolgozási költségekkel párosítva, jelenleg elsősorban a csúcsminőségű testreszabott motorokban használják.
Nanokristályos anyagok, amorf anyagokon alapulnak, tovább szabályozzák a szemcsék méretét és optimalizálják a mágneses permeabilitást. Stabil mágneses tulajdonságokat, 0,8–1,5 W/kg -os vasvesztést kínálnak, és jobb hőmérsékleti stabilitást kínálnak. Potenciális előnyöket kínálnak a magas frekvenciájú precíziós meghajtó rendszerekben. A nanokristályos anyagok azonban olyan kihívásokkal is szembesülnek, mint a magas költségek és a törékenység. Jelenleg a technológiai bevezetés korai szakaszában vannak, és még nem sikerült elérniük a széles körű kereskedelmi alkalmazást. Az amorf magokat feltárják az alacsony sebességű, magas torkú, keret nélküli nyomatékmotorokhoz való felhasználás céljából, különösen hosszú távú stabil működést igénylő energiaérzékeny alkalmazásokban, például EO/IR platformok vagy csúcskategóriás orvosi berendezések. A feldolgozási hatékonyság és a költségek jelentős áttöréseit azonban még nem kell elérni.
Iii. A kanyargós rendszer meghatározza a hatékonyságot és a hőgazdálkodási képességeket: A kanyargós anyagok közvetlenül befolyásolják a motor rézveszteségeit, hőtermelését és dinamikus választ. Az elektromos vezetőképesség, a hőállóság és a vezetékszerkezet kulcsfontosságú tényezők, amelyek befolyásolják a teljesítményt. Karvezető anyag: Nagy-tisztaságú réz
Építés: zománcozott kerek rézhuzal: hagyományos oldat, alacsony vagy közepes teljesítményű alkalmazásokhoz. Litz sodrott huzal: Csökkenti a bőrhatást, amely alkalmas a magas frekvenciájú meghajtókra. Lapos rézhuzal: Javítja a rés töltési tényezőjét, javítja a hőeloszlásokat, amelyek alkalmas a nagy áramú sűrűségű alkalmazásokhoz. Szigetelő rendszer: Általában használt poliimid (PI), PPS és F osztályú szigetelő lakk. A magas hőmérsékletű alkalmazásokhoz Aramid papír vagy kompozit laminált szalag hozzáadására van szükség.
