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愛(ài)創(chuàng)芯科技（深圳）有限公司
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電機(jī)產(chǎn)品應(yīng)用介紹（一）
圖文詳解--電機(jī)種類及應(yīng)用
2021-07-19 16:56:12
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電機(jī)（英文：Electric machinery，俗稱“馬達(dá)”）是指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置。它的主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，作為用電器或各種機(jī)械的動(dòng)力源。電機(jī)在包裝，食品和飲料，制造業(yè)，醫(yī)療和機(jī)器人等眾多行業(yè)的許多運(yùn)動(dòng)控制功能中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。
下面我們將逐步介紹電機(jī)中最有代表性、最常用、最基本的電機(jī)——控制電機(jī)和功率電機(jī)以及信號(hào)電機(jī)。
控制電機(jī)
控制電機(jī)主要是應(yīng)用在精確的轉(zhuǎn)速、位置控制上，在控制系統(tǒng)中作為“執(zhí)行機(jī)構(gòu)”。可分成伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、力矩電機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)、直流無(wú)刷電機(jī)等幾類。
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1. 伺服電機(jī)
伺服電機(jī)廣泛應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)中，能將輸入的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電機(jī)軸上的機(jī)械輸出量，拖動(dòng)被控制元件，從而達(dá)到控制目的。伺服電機(jī)主要應(yīng)用在各種運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，尤其是隨動(dòng)系統(tǒng)。
圖一：伺服電機(jī)
伺服電機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀：
橡膠輪胎行業(yè)：輪彈簧鋼絲機(jī)、線切割機(jī)、鋁包鋼絲機(jī)等。
食品行業(yè)：糖度顯示儀、大型烤箱、咖啡機(jī)等。
服裝行業(yè)：三菱高頭機(jī)、紡紗機(jī)、電腦繡花機(jī)、印花機(jī)。
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2. 步進(jìn)電機(jī)
所謂步進(jìn)電機(jī)就是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu);更通俗一點(diǎn)講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度。我們可以通過(guò)控制脈沖的個(gè)數(shù)來(lái)控制電機(jī)的角位移量，從而達(dá)到精確定位的目的;同時(shí)還可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。
圖二：步進(jìn)電機(jī)
步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀：
數(shù)控機(jī)床制造領(lǐng)域、自動(dòng)送料機(jī)、軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、打印機(jī)、繪圖儀、工業(yè)機(jī)器手、包裝機(jī)械、汽車測(cè)試等。
3. 力矩電機(jī)
所謂的力矩電機(jī)是一種扁平型多極永磁直流電機(jī)。其電樞有較多的槽數(shù)、換向片數(shù)和串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)，以降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和轉(zhuǎn)速脈動(dòng)。力矩電機(jī)有直流力矩電機(jī)和交流力矩電機(jī)兩種。
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圖三：力矩電機(jī)
力矩電機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀：
交流力矩電機(jī)又可以分為同步和異步兩種，目前常用的是鼠籠型異步力矩電動(dòng)機(jī)，它具有低轉(zhuǎn)速和大力矩的特點(diǎn)。一般在紡織工業(yè)中經(jīng)常使用交流力矩電機(jī)。
4. 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)
開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)是一種新型調(diào)速電機(jī)，結(jié)構(gòu)極其簡(jiǎn)單且堅(jiān)固，成本低，調(diào)速性能優(yōu)異，是傳統(tǒng)控制電機(jī)強(qiáng)有力競(jìng)爭(zhēng)者，具有強(qiáng)大的市場(chǎng)潛力。 但目前也存在轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、運(yùn)行噪聲和振動(dòng)大等問(wèn)題，需要一定時(shí)間去優(yōu)化改良以適應(yīng)實(shí)際的市場(chǎng)應(yīng)用。
開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)
開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀：
開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)被應(yīng)用于龍門(mén)刨床、鍛壓機(jī)床、紡織機(jī)械、造紙機(jī)、球磨機(jī)、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、抽煙機(jī)等。
5. 無(wú)刷直流電機(jī)
無(wú)刷直流電機(jī)（BLDCM）是在有刷直流電機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展來(lái)的，但它的驅(qū)動(dòng)電流是不折不扣的交流;無(wú)刷直流電機(jī)又可以分為無(wú)刷速率電機(jī)和無(wú)刷力矩電機(jī)。一般地，無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流有兩種，一種是梯形波（一般是“方波”），另一種是正弦波。有時(shí)候把前一種叫直流無(wú)刷電機(jī)，后一種叫交流伺服電機(jī)，確切地講也是交流伺服電機(jī)的一種。
圖五：無(wú)刷直流電機(jī)
無(wú)刷直流電機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀：
無(wú)刷直流電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛，如汽車、工具、工業(yè)工控、自動(dòng)化以及航空航天等等。具體可分為以下三種主要用途，
第一：持續(xù)負(fù)載應(yīng)用，如風(fēng)扇、抽水機(jī)、吹風(fēng)機(jī)。
第二：可變負(fù)載應(yīng)用，如油泵控制、發(fā)動(dòng)機(jī)控制等。
第三：定位應(yīng)用，應(yīng)用在大多數(shù)工業(yè)控制。
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6.直流電機(jī)
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直流電機(jī)是出現(xiàn)最早的電機(jī)，大約在19世紀(jì)末，其大致可分為有換向器和無(wú)換向器兩大類。直流電機(jī)有較好的控制特性。直流電機(jī)在結(jié)構(gòu)、價(jià)格、維護(hù)方面都不如交流電機(jī)，但直流電機(jī)具有調(diào)速性能好、啟動(dòng)容易、可載重啟動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。
圖六：Z4直流電機(jī)
直流電機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀：
生活方面，被用于很多電動(dòng)產(chǎn)品，如風(fēng)扇、刮胡刀等。在賓館中，自動(dòng)門(mén)、自動(dòng)門(mén)鎖、自動(dòng)窗簾都用到直流電機(jī)。直流電機(jī)還廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、坦克、雷達(dá)等武器裝備中。直流電機(jī)還可應(yīng)用于機(jī)車牽引、如鐵路機(jī)車直流牽引電機(jī)、地鐵機(jī)車直流牽引電機(jī)等。
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7.異步電機(jī)
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異步電機(jī)是基于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩而實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的一種交流電機(jī)。異步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、使用和維護(hù)方便，運(yùn)行可靠及質(zhì)量較小，成本較低等優(yōu)點(diǎn)。????
圖七：異步電機(jī)
異步電機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀：
在異步電機(jī)中較為常見(jiàn)的是單相異步電機(jī)和三相異步電機(jī)，其中三相異步電機(jī)是異步電機(jī)的主體。三相異步電機(jī)可用于驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)、水泵、破碎機(jī)等，還可用于傳動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)、軋鋼機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)等。單相異步電機(jī)在家用電氣中使用較多，如電扇、冰箱、空調(diào)等。
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8.同步電機(jī)
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同步電機(jī)就是在交流電的驅(qū)動(dòng)下，轉(zhuǎn)子和定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步運(yùn)行的電機(jī)。同步電機(jī)的定子和異步電機(jī)的完全一樣，但同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子有“凸極式”和“隱極式”兩種。????
圖八：同步電機(jī)
同步電機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀：
同步電機(jī)主要用于大型機(jī)械，如鼓風(fēng)機(jī)、水泵、球磨機(jī)、壓縮機(jī)、軋鋼機(jī)以及小型、微型儀器設(shè)備或者充當(dāng)控制元件，三相同步電機(jī)是主體。同步電機(jī)還可以當(dāng)調(diào)相機(jī)使用，用于向電網(wǎng)輸送感性或者電容性無(wú)功功率。
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9.速度信號(hào)電機(jī)
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最具代表性的速度信號(hào)電機(jī)是測(cè)速發(fā)電機(jī)，實(shí)質(zhì)上是一種將轉(zhuǎn)速變換為電信號(hào)的機(jī)電磁元件，其輸出電壓與轉(zhuǎn)速成正比。
圖九：測(cè)速發(fā)電機(jī)
速度信號(hào)電機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀：
測(cè)速發(fā)電機(jī)在控制系統(tǒng)中主要作為阻尼元件、微分元件、積分元件和測(cè)速元件來(lái)使用。
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電機(jī)（英文：Electric machinery，俗稱“馬達(dá)”）是指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置。它的主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，作為用電器或各種機(jī)械的動(dòng)力源。電機(jī)在包裝，食品和飲料，制造業(yè)，醫(yī)療和機(jī)器人等眾多行業(yè)的許多運(yùn)動(dòng)控制功能中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。
下面我們將逐步介紹電機(jī)中最有代表性、最常用、最基本的電機(jī)——控制電機(jī)和功率電機(jī)以及信號(hào)電機(jī)。
控制電機(jī)
控制電機(jī)主要是應(yīng)用在精確的轉(zhuǎn)速、位置控制上，在控制系統(tǒng)中作為“執(zhí)行機(jī)構(gòu)”?？煞殖伤欧姍C(jī)、步進(jìn)電機(jī)、力矩電機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)、直流無(wú)刷電機(jī)等幾類。
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1. 伺服電機(jī)
伺服電機(jī)廣泛應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)中，能將輸入的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電機(jī)軸上的機(jī)械輸出量，拖動(dòng)被控制元件，從而達(dá)到控制目的。伺服電機(jī)主要應(yīng)用在各種運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，尤其是隨動(dòng)系統(tǒng)。
圖一：伺服電機(jī)
伺服電機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀：
橡膠輪胎行業(yè)：輪彈簧鋼絲機(jī)、線切割機(jī)、鋁包鋼絲機(jī)等。
食品行業(yè)：糖度顯示儀、大型烤箱、咖啡機(jī)等。
服裝行業(yè)：三菱高頭機(jī)、紡紗機(jī)、電腦繡花機(jī)、印花機(jī)。
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2. 步進(jìn)電機(jī)
所謂步進(jìn)電機(jī)就是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu);更通俗一點(diǎn)講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度。我們可以通過(guò)控制脈沖的個(gè)數(shù)來(lái)控制電機(jī)的角位移量，從而達(dá)到精確定位的目的;同時(shí)還可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。
圖二：步進(jìn)電機(jī)
步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀：
數(shù)控機(jī)床制造領(lǐng)域、自動(dòng)送料機(jī)、軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、打印機(jī)、繪圖儀、工業(yè)機(jī)器手、包裝機(jī)械、汽車測(cè)試等。
3. 力矩電機(jī)
所謂的力矩電機(jī)是一種扁平型多極永磁直流電機(jī)。其電樞有較多的槽數(shù)、換向片數(shù)和串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)，以降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和轉(zhuǎn)速脈動(dòng)。力矩電機(jī)有直流力矩電機(jī)和交流力矩電機(jī)兩種。
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圖三：力矩電機(jī)
力矩電機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀：
交流力矩電機(jī)又可以分為同步和異步兩種，目前常用的是鼠籠型異步力矩電動(dòng)機(jī)，它具有低轉(zhuǎn)速和大力矩的特點(diǎn)。一般在紡織工業(yè)中經(jīng)常使用交流力矩電機(jī)。
4. 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)
開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)是一種新型調(diào)速電機(jī)，結(jié)構(gòu)極其簡(jiǎn)單且堅(jiān)固，成本低，調(diào)速性能優(yōu)異，是傳統(tǒng)控制電機(jī)強(qiáng)有力競(jìng)爭(zhēng)者，具有強(qiáng)大的市場(chǎng)潛力。 但目前也存在轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、運(yùn)行噪聲和振動(dòng)大等問(wèn)題，需要一定時(shí)間去優(yōu)化改良以適應(yīng)實(shí)際的市場(chǎng)應(yīng)用。
開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)
開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀：
開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)被應(yīng)用于龍門(mén)刨床、鍛壓機(jī)床、紡織機(jī)械、造紙機(jī)、球磨機(jī)、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、抽煙機(jī)等。
5. 無(wú)刷直流電機(jī)
無(wú)刷直流電機(jī)（BLDCM）是在有刷直流電機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展來(lái)的，但它的驅(qū)動(dòng)電流是不折不扣的交流;無(wú)刷直流電機(jī)又可以分為無(wú)刷速率電機(jī)和無(wú)刷力矩電機(jī)。一般地，無(wú)刷電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流有兩種，一種是梯形波（一般是“方波”），另一種是正弦波。有時(shí)候把前一種叫直流無(wú)刷電機(jī)，后一種叫交流伺服電機(jī)，確切地講也是交流伺服電機(jī)的一種。
圖五：無(wú)刷直流電機(jī)
無(wú)刷直流電機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀：
無(wú)刷直流電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛，如汽車、工具、工業(yè)工控、自動(dòng)化以及航空航天等等。具體可分為以下三種主要用途，
第一：持續(xù)負(fù)載應(yīng)用，如風(fēng)扇、抽水機(jī)、吹風(fēng)機(jī)。
第二：可變負(fù)載應(yīng)用，如油泵控制、發(fā)動(dòng)機(jī)控制等。
第三：定位應(yīng)用，應(yīng)用在大多數(shù)工業(yè)控制。
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6.直流電機(jī)
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直流電機(jī)是出現(xiàn)最早的電機(jī)，大約在19世紀(jì)末，其大致可分為有換向器和無(wú)換向器兩大類。直流電機(jī)有較好的控制特性。直流電機(jī)在結(jié)構(gòu)、價(jià)格、維護(hù)方面都不如交流電機(jī)，但直流電機(jī)具有調(diào)速性能好、啟動(dòng)容易、可載重啟動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。
圖六：Z4直流電機(jī)
直流電機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀：
生活方面，被用于很多電動(dòng)產(chǎn)品，如風(fēng)扇、刮胡刀等。在賓館中，自動(dòng)門(mén)、自動(dòng)門(mén)鎖、自動(dòng)窗簾都用到直流電機(jī)。直流電機(jī)還廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、坦克、雷達(dá)等武器裝備中。直流電機(jī)還可應(yīng)用于機(jī)車牽引、如鐵路機(jī)車直流牽引電機(jī)、地鐵機(jī)車直流牽引電機(jī)等。
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7.異步電機(jī)
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異步電機(jī)是基于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩而實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的一種交流電機(jī)。異步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、使用和維護(hù)方便，運(yùn)行可靠及質(zhì)量較小，成本較低等優(yōu)點(diǎn)。????
圖七：異步電機(jī)
異步電機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀：
在異步電機(jī)中較為常見(jiàn)的是單相異步電機(jī)和三相異步電機(jī)，其中三相異步電機(jī)是異步電機(jī)的主體。三相異步電機(jī)可用于驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)、水泵、破碎機(jī)等，還可用于傳動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)、軋鋼機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)等。單相異步電機(jī)在家用電氣中使用較多，如電扇、冰箱、空調(diào)等。
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8.同步電機(jī)
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同步電機(jī)就是在交流電的驅(qū)動(dòng)下，轉(zhuǎn)子和定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步運(yùn)行的電機(jī)。同步電機(jī)的定子和異步電機(jī)的完全一樣，但同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子有“凸極式”和“隱極式”兩種。????
圖八：同步電機(jī)
同步電機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀：
同步電機(jī)主要用于大型機(jī)械，如鼓風(fēng)機(jī)、水泵、球磨機(jī)、壓縮機(jī)、軋鋼機(jī)以及小型、微型儀器設(shè)備或者充當(dāng)控制元件，三相同步電機(jī)是主體。同步電機(jī)還可以當(dāng)調(diào)相機(jī)使用，用于向電網(wǎng)輸送感性或者電容性無(wú)功功率。
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9.速度信號(hào)電機(jī)
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最具代表性的速度信號(hào)電機(jī)是測(cè)速發(fā)電機(jī)，實(shí)質(zhì)上是一種將轉(zhuǎn)速變換為電信號(hào)的機(jī)電磁元件，其輸出電壓與轉(zhuǎn)速成正比。
圖九：測(cè)速發(fā)電機(jī)
速度信號(hào)電機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀：
測(cè)速發(fā)電機(jī)在控制系統(tǒng)中主要作為阻尼元件、微分元件、積分元件和測(cè)速元件來(lái)使用。
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