哈尔滨工业大学寒假社会调查报告
题目：电机种类及其使用情况调查
指导教师：江善林
院系：电气学院电气工程系
班级：11306108
姓名：况麒麒
学号：1130610823
日期：2013年03月01日
电机类型及其使用情况调查
1 调查背景
从1820年丹麦物理教学家奥斯特发现了电流的磁效应以来，各种发现不断地涌现出来。1821年，英国科学家法拉第总结了载流导体在磁场中受力并发生机械运动的现象他的模型可以认为是现代直流电动机的雏形。1824年，阿拉果发现了旋转磁场，为交流感应电动机的发明奠定了基础。1831年，法拉第发现了电磁感应定律，并发明了单极直流电动机。1834年俄国物理学家雅可比设计并制成了第一台实用的直流电动机。1864年，英国物理学家麦克斯韦创立了完整的经典电磁学理论体系为电机电磁场分析奠定了基础。1888年，特斯拉发明了感应电动机。随着时代的进步，各种各样功能不同的电机被不断地发明出来。
电机的发展历史大致可分为四个阶段，1. 直流电机阶段，2. 交流电机阶段，3. 控制电机阶段，4. 特种电机阶段。
本次调查主要是想通过调查能让我们加深对电机的了解，为以后的学习工作打下一定的基础。
2 调查内容
2.1 时间安排：本次调查主要安排在寒假假期。
2.2 调查对象：本次调查主要调查电机的类型和电机的使用情况。
2.3 调查内容：电机类型有很多，分类方法也各种各样。下面主要介绍按工作电源和按结构和工作原理两种分类方法中的电机。
1. 按工作电源分，包括直流电动机和交流电动机，其中交流电动机又分为单相电动机和三相电动机；直流电动机分为无刷直流电动机和有刷直流电动机，有刷直流电动机又分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。永磁直流电动机包括稀土永磁直流电机，铁氧体永磁直流电机，铝镍钴永磁直流电机三类; 电磁直流电机包括串励直流电机，并励直流电机，和复励直流电机三类。
直流电动机
无刷直流
电动机
永磁直流电动机
稀土永磁直流电动机
铁氧体永磁直流电动机
电动机
交流电动机
有刷直流
电动机
电磁直流电动机
铝镍钴永磁直流电动机
串励直流电动机
并励直流电动机
他励直流电动机
复励直流电动机
单相电动机
三相电动机
(1) 直流电动机是依靠直流工作电压运行的电动机，广泛应用于收录机、录像机、影碟机、电动剃须刀、电吹风、电子表、玩具等。
直流电机具有响应快速、有较大的起动转矩、从零转速至额定转速具备可提供额定转矩的性能，调速特性好，能承受频繁冲击负载，过载能力强。能实现频繁快速、制动以及逆向旋转。但直流电机的优点也正是它的缺点，因为直流电机要产生额定负载下恒定转矩的性能，则电枢磁场与转子磁场须恒维持90°，这就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在电机转动时会产生火花、碳粉因此除了会造成组件损坏之外，使用场合也受到限制。
交流电机没有碳刷及整流子，免维护、坚固、应用广，但特性上若要达到相当于直流电机的性能须用复杂控制技术才能达到。微处理机速度亦越来越快，可实现将交流电机控制置于一旋转的两轴直交坐标系统中，适当控制交流电机在两轴电流分量，达到类似直流电机控制并有与直流电机相当的性能。
（一）无刷直流电机工作原理（如图1所示）：无刷直流电机是以电子方式控制交流电机换相，得到类似直流电机特性又没有直流电机机构上缺失的一种应用。无刷直流电动机是采用半导体开关器件来实现电子换向的，即用电子开关器件代替传统的接触式换向器和电刷。它具有可靠性高、无换向火花、机械噪声低等优点，广泛应用于高档录音座、录像机、电子仪器及自动化办公设备。
无刷直流电动机由永磁体转子、多极绕组定子、位置传感器等组成。位置传感按转子位置的变化，沿着一定次序对定子绕组的电流进行换流（即检测转子磁极相对定子绕组的位置，并在确定的位置处产生位置传感信号，经信号转换电路处理后去控制功率开关电路，按一定的逻辑关系进行绕组电流切换）。定子绕组的工作电压由位置传感器输出控制的电子开关电路提供。位置传感器有磁敏式、光电式和电磁式三种类型。采用磁敏式位置传感器的无刷直流电动机，其磁敏传感器件装在定子组件上，用来检测永磁体、转子旋转时产生的磁场变化。
图1 无刷直流电机工作原理图
①永磁无刷直流电机（如图3所示）是由一块或多块永磁体建立磁场的直流电机，其性能与恒定励磁电流的他励直流电动机相似，可以由改变电枢电压来方便地调速。与他励式直流电动机相比，具有体积小、效率高、结构简单、用铜量
少等优点，是小功率直流电动机的主要类型。
永磁无刷直流电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电机十分相似。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等。
永磁无刷直流电机的位置传感器编码使通电的两相绕组合成磁场轴线位置超前转子磁场轴线位置，所以不论转子的起始位置处在何处，电动机在启动瞬间就会产生足够大的启动转矩，因此转子上不需另设启动绕组。由于定子磁场轴线可视作同转子轴线垂直，在铁芯不饱和的情况下，产生的平均电磁转矩与绕组电流成正比，与他励直流电动机的电流-转矩特性一样。
图3 永磁无刷直流电机原理图
永磁无刷直流电动机主要应用有汽车车轮驱动，汽车空调，变频式空调，精密电子设备和器械等。
②电磁式直流电机主要由定子磁极、转子（电枢）、换向器（俗称整流子）、电刷、机壳、轴承等构成，其中定子磁极（主磁极）由铁心和励磁绕组构成，按其励磁方式不同，电磁式直流电机可分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。
应用领域：电磁式直流电机主要应用在工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等领域。
（二）有刷直流电机工作原理：有刷直流电机的定子上安装有固定的主磁极和电刷，转子上安装有电枢绕组和换向器。直流电源的电能通过电刷和换向器进入电枢绕组，产生电枢电流，电枢电流产生的磁场与主磁场相互作用产生电磁转矩，使电机旋转带动负载。由于电刷和换向器的存在，有刷电机的结构复杂，可靠性差，故障多，维护工作量大，寿命短，噪音大，换向火花易产生电磁干扰。
有刷直流电机的工作原理图（如图2所示）。在有刷直流电机的固定部分有磁铁，这里称作主磁极;固定部分还有电刷。转动部分有环形铁芯和绕在环形铁
芯上的绕组。
图2 有刷直流电机原理图
目前很多低价位的电动自行车广泛采用了这种电机。但这种电机扭矩小，载重负荷小，爬坡能力不佳，使用时耗电较多，仍然采用机械式的电刷换相器，电机寿命问题尚未得到解决，因此中高档电动自行车均未采用这种电机。
(2) 交流电动机，是将交流电的电能转变为机械能的一种机器。交流电动机主要由一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子组成。电动机利用通电线圈在磁场中受力转动的现象而制成的。
交流电动机工作原理（如图4所示）：由定子和转子组成，定子就是电磁铁，转子就是线圈。而定子和转子是采用同一电源的，所以，定子和转子中电流的方向变化总是同步的，即线圈中的电流方向变了，同时电磁铁中的电流方向也变，根据左手定则，线圈所受磁力方向不变，线圈能继续转下去。关于二个铜环的作用：二个铜环配上相应的二个电刷，电流就能源源不断的被送入线圈。这个设计的好处是：避免了二根电源线的緾绕问题，因为线圈是不停的转的，用二条导线向线圈供电的话，二根电源线便会缠绕。关于线圈中的电流由于是交流电，是有电流等于零的时刻，不过这个时刻同有电流的时间比起来实在是太短了，更何况线圈有质量，具有惯性，由于惯性线圈就不会停下来。交流电动机是根据交流电的特性，在定子绕组中产生旋转磁场，然后使转子线圈做切割磁感线的运动，使转子线圈产生感应电流，感应电流产生的感应磁场和定子的磁场方向相反，才使转子有了旋转力矩。
图4 交流电动机工作原理图
交流电机结构简单，成本较低，维护维修简单，但自身完成不了调速，由于我们日常生活中使用的是交流电，所以交流电动机应用十分广泛。
（一）单相电动机工作原理（如图5所示）：当单相正弦电流通过定子绕组时，电机就会产生一个交变磁场，这个磁场的强弱和方向随时间作正弦规律变化，但在空间方位上是固定的，所以又称这个磁场是交变脉动磁场。这个交变脉动磁场可分解为两个以相同转速、旋转方向互为相反的旋转磁场，当转子静止时，这两个旋转磁场在转子中产生两个大小相等、方向相反的转矩，使得合成转矩为零，所以电机无法旋转。当我们用外力使电动机向某一方向旋转时（如顺时针方向旋转），这时转子与顺时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变小；转子与逆时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变大。这样平衡就打破了，转子所产生的总的电磁转矩将不再是零，转子将顺着推动方向旋转起来。
要使单相电机能自动旋转起来，我们可在定子中加上一个起动绕组，起动绕组与主绕组在空间上相差90度，起动绕组要串接一个合适的电容，使得与主绕组的电流在相位上近似相差90度，即所谓的分相原理。这样两个在时间上相差90度的电流通入两个在空间上相差90度的绕组，将会在空间上产生（两相）旋转磁场，在这个旋转磁场作用下，转子就能自动起动，起动后，待转速升到一定时，借助于一个安装在转子上的离心开关或其他自动控制装置将起动绕组断开，正常工作时只有主绕组工作。因此，起动绕组可以做成短时工作方式。但有很多时候，起动绕组并不断开，我们称这种电机为单相电机，要改变这种电机的转向，只要把辅助绕组的接线端头调换一下即可。
单相电动机效率较低较低，一般用在家用电器上。
图5 单相电机工作原理图
（二）三相电动机是指当电机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。
与单相异步电动机相比，三相异步电机结构简单，制造方便，运行性能好，并可节省各种材料，价格便宜。但功率因数滞后，轻载功率因数低，调速性能差。
三相异步电机功率大，主要制成大型电机。它一般用于有三相电源的大型工业设备中。
2. 按结构和工作原理分，分为直流电动机，异步电动机，和同步电动机。异步电动机又分为感应电动机和交流换向器电动机：感应电动机分为单相异步电动机，三相异步电动机和罩极异步电动机三种；交流换向器电动机分为单相串励
电动机，交直流两用电动机，推斥电动机三种。同步电动机分永磁同步电动机，磁阻同步电动机和磁滞同步电动机三类。
上面已经对直流电动机做过相关介绍，这里就不再缀余。
(1) 异步电动机（如图6所示）：通常异步电动机又称感应电动机，即转子置于旋转磁场中，在旋转磁场的作用下，获得一个转动力矩，因而转子转动。转子是可转动的导体，通常多呈鼠笼状。定子是电动机中不转动的部分，主要任务是产生一个旋转磁场。旋转磁场并不是用机械方法来实现。而是以交流电通于数对电磁铁中，使其磁极性质循环改变，故相当于一个旋转的磁场。这种电动机并不像直流电动机有电刷或集电环，依据所用交流电的种类有单相电动机和三相电动机，单相电动机用在如洗衣机，电风扇等；三相电动机则作为工厂的动力设备。
工作原理：通过定子产生的旋转磁场与转子绕组的相对运动，转子绕组切割磁感线产生感应电动势，从而使转子绕组中产生感应电流。转子绕组中的感应电流与磁场作用，产生电磁转矩，使转子旋转。由于当转子转速逐渐接近同步转速时，感应电流逐渐减小，所产生的电磁转矩也相应减小，当异步电动机工作在电动机状态时，转子转速小于同步转速。
图6 异步电动机外观及内部结构
电动机 直流电动机 异步电动机
同步电动机
感应电动机
交流换向器电动机
永磁同步电动机
磁阻同步电动机
磁滞同步电动机 单相异步电动机
三相异步电动机
罩极异步电动机
单相串励电动机
交直流两用电动机 推斥电动机
交流换向器电机就是交直流两用电动机，当电机通入交流电，经过换向器，始终在转子绕组里有原电流波形的半个波。其实际工作原理和交流异步电动是一样的，都利用电磁感应原理。
(2) 同步电动机是由直流供电的励磁磁场与电枢的旋转磁场相互作用而产生转矩，以同步转速旋转的交流电动机。
与异步电机相比，同步电机较复杂，造价高。同步电机大多用在大型发电机的场合。而异步电机则几乎全用在电动机场合。同步电机可以通过励磁灵活调节输入侧的电压和电流相位，即功率因数；异步电机的功率因数不可调，因此在一些大的工厂，异步电机应用较多时，可附加一台同步电机做调相机用，用来调节工厂与电网接口处的功率因数。但是，由于同步电机造价高，维护工作量大，现在一般都采用电容补偿功率因数。
3.按启动与运行方式分可分为电阻启动式单相异步电动机，电容启动式单相异步电动机，电容运转式单相异步电动机，电容启动和运转式单相异步电动机，罩极式单相异步电动机五种。
单相异步电动机广泛应用于工农业及生活电器等领域，如洗衣机、冰箱、空调等。
(1)电阻启动式单相异步电动机的定子嵌有主相绕组和副相绕组，这两个绕组在空间成90度电角度。副相绕组一般是串入一个外加电阻经过离心开关与主相绕组并联一起接入电源。但电动机启动到转速达到同步转速的75%~80%时，离心器打开，离心开关片触点断电。
(2)电容启动式单相异步电动机与电阻启动式单相异步电动机基本上是相同的在定子上也有主相、副相成90度电角度的两套绕组。副绕组与外接电容器接入离心开关，与主绕组并联，并一起接入电源，在达到同步转速的75%~80%时，副相绕组被切去，成为一台单相电动机。
(3)电容运转式单相异步电动机的定子绕组也是两套，其基本结构也相同，电容运转式电动机的运行技术指标较之前其他形式运转的电动机要好些，但启动性能较差，电容运转式电动机的容量一般都不大。
(4)电容启动和运转式单相异步电动机在副相绕组中接入两个电容，其中一个电容通过离心开关在启动完以后就切断电源；另一个则始终参与副相绕组的工作。在两个电容器中启动电容器的容量大，运转电容器的容量小。它综合了电容启动和电容运转电动机的优点，具有较好的启动和运转性能。
(5)罩极式单相异步电动机结构较简单一般采用凸极定子主绕组是一个集中绕组，副相绕组是一个单匝的短路环，称为罩极线圈这种电动机虽然性能较差，但结构牢固，价格便宜。
4.按转子结构分可分为鼠笼型异步电动机和绕线型异步电动机。
（1）鼠笼式电机的转子绕组是由插入每个转子中的单个导体和两端的环形端环组成。若去掉铁芯，整个绕组的外形像一个关松鼠的笼子。它的特点是结构教简单。
（2）绕线式电机的转子绕组是一个对称的三相绕组，这个三相绕组接成星形，并接到转轴上三个集电环，再通过电刷使转子绕组与外电路接通，它的特点是启动性能和调速性能好。
5. 按运转速度可分为低速电动机，高速电动机，恒速电动机和调速电动机四类。
(1)低速电动机是有普通电机与特制的变速机构置于一体内来实现低速的。
低速电动机是一种旋转式机器，主要包括一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子，其导线中有电流通过并受磁场的作用而使其转动，这些机器中有些类型可作电动机用，也可作发电机用。它的转速一般在100r/min以下，低速电机减少了因传动机构所造成的功率损失，提高了设备的安装精度和传动效率，维修简便，可连续运行，噪音低，寿命长。
(2)高速电动机通常是指转速超过10000r/min的电机。由于转速较高，所以电机功率密度高而体积远小于功率普通的电机，可以有效地节约材料。它可以与原动机相连，取消了传统的减速结构，传动效率高，噪音小，动态响应快。
(3)调速电动机是利用改变电机的级数、电压、电流、频率等方法改变电机的转速，以使电机达到较高的使用性能的一种电机。调速方法包括变极对数调速方法、变频调速方法、串及调速方法、绕线式电机转子串电阻调速方法、定子调压调速方法、电磁调速方法、液力耦合器调速方法。
6. 按用途分可分为驱动用电动机和控制用电动机，驱动用电动机又可分为电动工具用电动机，家用电动机和通用小型机械设备用电动机。控制用电动机可分为步进电动机和伺服电动机。
2.4. 调查方法：本次调查主要是通过网上检索，查阅相关图书的方法进行的。
3 调查总结
通过本次调查，我了解了许多关于电机的知识，对于电机，它种类繁多，也都有各自的优缺点，用途也十分广泛。只有充分扬长避短，才能使它们得到更好的应用，让我们的生活更美好。
4 参考文献：
[1] 格雷斯. 电机基本理论与工程实践. 北京:人民邮电出版社. 2012-01-01.
[2] 郭庆鼎，赵希梅. 直流无刷电动机原理与技术应用. 北京：中国电力出版社. 2008-01-01.
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[4] 柴海波. 电机设计与优化CAD系统研究与实现. 华中科技大学. 2012-01-01. https://www.doczj.com/doc/bb3477382.html,/Kreader/
[5] 中国电器工业协会微电机分会，西安微电机研究所. 微特电机应用手册. 福建. 福建科技出版社. 2007-11-1.
电机知识学习总结 1基本知识介绍 1.1直流、单相交流、三相交流 1.2交流下有“同步和异步”的区别 同步异步指的是转子转速与定子旋转磁场转速是同步（相同）还是异步（滞后），因而只有交流能产生旋转磁场，只有交流电机有同步异步的概念。 同步电机——原理：靠“磁场总是沿着磁路最短的方向上走”实现转子磁极与定子旋转磁场磁极逐一对应，转子磁极转速与旋转磁场转速相同。特点：同步电机无论作为电动机还是发电机使用，其转速与交流电频率之间将严格不变。同步电机转速恒定，不受负载变化影响。 异步电机——原理：靠感应来实现运动，定子旋转磁场切割鼠笼，使鼠笼产生感应电流，感应电流受力使转子旋转。转子转速与定子旋转磁场转速必须有转速差才能形成磁场切割鼠笼，产生感应电流。 区别：（1）同步电机可以发出无功功率，也可以吸收；异步电机只能吸收无功。（2）同步电机的转速与交流工频50Hz电源同步，即2极电机3000转、4极1500、6极1000等。异步电机的转速则稍微滞后，即2极2880、4极1440、6极960等。（3）同步电动机的电流在相位上是超前于电压的，即同步电动机是一个容性负载。同步电动机可以用以改进供电系统的功率因素。 同步电机无法直接启动：刚通电一瞬间，通入直流电的转子励磁绕组是静止的，转子磁极静止；定子磁场立即具有高速。假设此瞬间正好定子磁极与转子磁极一一对应吸引，在定子磁极在极短的时间内旋转半周的时间之内，会对转子产生吸引力，半周之后将会产生排斥力。由于转子有转动惯量，转子不会转动起来，而是在接近于0的速度下左右震动。因此同步电机需要鼠笼绕组启动。转速差使其产生感应电流，而感应电流具有减小转速差的特性（四根金属棒搭成井形，内部磁场变密会减小面积，变疏会增加面积，阻止其变化趋势），因而会使转子转动起来，直到感应电流与转速差平衡（没有电流就不会有力，因而不会消除转速差，猜测与旋转阻力有关）。 1.3永磁、电磁、感磁（构成定子、转子） 永磁——永磁铁 电磁——通电线圈 感磁——无电闭合绕组、鼠笼 永磁和电磁大多数情况下可以互换，感磁需要有旋转磁场的场合才能用，在三相同步电机中经常作为启动与电磁/永磁共用于转子。 1.4有刷无刷 电机有刷和无刷对电机结构影响很大，刷指的是转子通电时的电刷换向器、或者滑环。
直流电动机分类 直流电动机按结构及工作原理可划分：（1）无刷直流电动机和（2）有刷直流电动机。 （1）无刷直流电动机：无刷直流电动机是将普通直流电动机的定子与转子进行了互换。其转子为永久磁铁产生气隙磁通：定子为电枢，由多相绕组组成。在结构上，它与永磁同步电动机类似。无刷直流电动机定子的结构与普通的同步电动机或感应电动机相同．在铁芯中嵌入多相绕组(三相、四相、五相不等)．绕组可接成星形或三角形，并分别与逆变器的各功率管相连，以便进行合理换相。转子多采用钐钴或钕铁硼等高矫顽力、高剩磁密度的稀土料，由于磁极中磁性材料所放位置的不同．可以分为表面式磁极、嵌入式磁极和环形磁极。由于电动机本体为永磁电机，所以习惯上把无刷直流电动机也叫做永磁无刷直流电动机。 （2）有刷直流电动机可划分：（2、1）永磁直流电动机和（2、2）电磁直流电动机。 （2、1）永磁直流电动机划分：稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。 （2、1、1）稀土永磁直流电动机：体积小且性能更好，但价格昂贵，主要用于航天、计算机、井下仪器等。
（2、1、2）铁氧体永磁直流电动机：由铁氧体材料制成的磁极体,廉价，且性能良好，广泛用于家用电器、汽车、玩具、电动工具等领域。 （2、1、3）铝镍钴永磁直流电动机：需要消耗大量的贵重金属、价格较高，但对高温的适应性好，用于环境温度较高或对电动机的温度稳定性要求较高的场合。 （2、2）电磁直流电动机划分：串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。 （2、2、1）串励直流电动机：电流串联，分流，励磁绕组是和电枢串联的，所以这种电动机内磁场随着电枢电流的改变有显著的变化。为了使励磁绕组中不致引起大的损耗和电压降，励磁绕组的电阻越小越好，所以直流串励电动机通常用较粗的导线绕成，他的匝数较少。 （2、2、2）并励直流电动机：并励直流电机的励磁绕组与电枢绕组相并联，作为并励发电机来说，是电机本身发出来的端电压为励磁绕组供电；作为并励电动机来说，励磁绕组与电枢共用同一电源，从性能上讲与他励直流电动机相同。 （2、2、3）他励直流电动机：励磁绕组与电枢没有电的联系，励磁电路是由另外直流电源供给的。因此励磁电流不受电枢端电压或电枢电流的影响。
电动机分类及介绍 电动机是一种旋转式电动机器，它将电能改动为机械能，它首要包含一个用以发作磁场的电磁铁绕组或散布的定子绕组和一个旋转电枢或转子。在定子绕组旋转磁场的效果下，其在电枢鼠笼式铝框中有电流转过并受磁场的效果而使其翻滚。这些机器中有些类型可作电动机用，也可作发电机用。它是将电能改动为机械能的一种机器。通常电动机的作功有些作旋转运动，这种电动机称为转子电动机;也有作直线运动的，称为直线电动机。以下为电动机的各种分类。 几种多见电动机介绍直流电动机将直流电能改换为机械能的电动机。因其超卓的调速功用而在电力拖动中得到广泛运用。直流电动机按励磁办法分为永磁、他励和自励3类,其间自励又分为并励、串励和复励3种。沟通电动机将沟通电的电能改动为机械能的一种机器。沟通电动机首要由一个用以发作磁场的电磁铁绕组或散布的定子绕组和一个旋转电枢或转子构成。电动机运用通电线圈在磁场中受力翻滚的景象而制成的。沟通电动机由定子和转子构成，并且定子和转子是选用同一电源，所以定子和转子中电流的方向改动老是同步的。沟通电动机即是运用这个原理而作业的。三相电动机三相电机是指当电机的三相定子绕组(各相差120度电视点)，通入三相
沟通电后，将发作一个旋转磁场，该旋转磁场切开转子绕组，然后在转子绕组中发作感应电流(转子绕组是闭合通路)，载流的转子导体在定子旋转磁场效果下将发作电磁力，然后在电机转轴上构成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。三相异步电动机的三相定子绕组每相绕组都有两个引出线头，总共六个引出线头，别离以U1、U2;V1、V2;W1、W2标明。这六个引出线头引进电机接线盒的接线柱上。单相电动机单相电机通常是指用单相沟通电源(AC220V)供电的小功率单相异步电动机。单相异步电动机通常在定子上有两相绕组，转子是通常鼠笼型的。两相绕组在定子上的散布以及供电状况的纷歧样，能够发作纷歧样的起动特性和作业特性。下图是带正回转开关的接线图，通常这种电机的起动绕组与作业绕组的电阻值是相同的，即是说电机的起动绕组与作业绕组是线径与线圈数完全一同的。通常洗衣机用得到这种电机。这种正回转操控办法简略，不必杂乱的改换开关。步进电动机步进电动机又称脉冲电机，是数字操控体系中的一种首要的施行元件，它是将电脉冲信号改换成转角或转速的施行电动机，其角位移量与输入电脉冲数成正比;其转速与电脉冲的频率成正比。在负载才调方案内，这些联络将不受电源电压、负载、环境、温度等要素的影响，还可在很宽的方案内完毕调速，活络主张、制动和回转。伺服电动
摘要： 电机：也称电动机（俗称马达），是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。电动机被广泛应用的推动力来自直流电动机的问世，在1870年时比利时的工程师格拉姆发明了这种实用机械，并把它大量制造出来，而后还不断的对电动机的效率进行提高。电动机的另一个研究单位德国西门子也在努力研究，几乎也是在格拉姆成功的同一时间，西门子推出了电机车，这个不烧油的车在柏林工业展览会上获得一片喝彩声。交流电动机的发明是由美国发明家特斯拉完成的，最早的交流电动机根据电磁感应原理设计，结构比起直流电动机更为简单，同时也比起只能使用在电车上的直流电动机用途更广泛，它的发明让电动机真正进入了家庭电器领域。交流电动机问世之后，同步电动机、串激电动机、交流换向器电动机等也逐步被人们发明出来，并投入实际的生产，为人们的生活提供更多便利。电动机的发明和应用对人类来说具有极大的意义，可以说它为人类生活带来了翻天覆地的变化。 关键字：电动机分类原理应用 第一章电动机的分类 1.1 电动机的分类 电动机按工作电源种类划分：可分为直流电机和交流电机。直流电动机按结构及工作原理可划分：无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可划分：永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机划分：串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机划分：稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。其中交流电机还可分：同步电机和异步电机。同步电机可划分：永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。异步电机可划分：感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机可划分：三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。交流换向器电动机可划分：单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。如图一
一、原理 1、基本原理：通电导线在磁场中会受到力的作用。 2、方向判定：力左电右：左手定则，摊开左手，使大拇指与其余四指垂直且在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，则大拇指所指为导体受力方向；右手定则，摊开右手，使大拇指与其余四指垂直且在同一平面内，让大拇指指向导体运动方向，则其余四指所指为感应电流方向。 二、分类 1、按工作电源分类：直流电动机 交流电动机：单相交流电动机、三相交流电动机 2、按结构原理分类：异步电动机 同步电动机（转子转速与磁场转速是否同步） 3、按用途分类：驱动用电动机 控制用电动机：步进电动机（开环控制）、伺服电动机（闭环控制，更精确） 4、按转子结构分类：鼠笼型电动机 绕线型电动机 三、直流电动机 1、分类 A、按励磁方式（主磁场）：永磁励磁电动机 电磁励磁电动机：他励，主绕组与电枢绕组分别供电 自励：并励，串励，复励 B、按有无电刷：有刷直流电动机 无刷直流电动机：永磁体转动，不同于有刷的机械换向，无刷采用电子换向，控制器件通过控制输入定子线圈中的电流来产生旋转磁场。 2、原理： 有刷直流电动机产品转子结构图
四、单相交流电动机 1、分类：分类口诀：单相电机分三种，分类方式看起动 分相起动第一种，分相又分电阻和电容 电容裂相分三类，起动、运行、双电容 罩极起动第二种，凸极隐极两类型 串励起动第三种，交流直流都可用 2、电容分相起动单相电机：定子中有主副两根绕组，主绕组较粗，电阻一般为几欧，副绕组较细，电阻一般十几欧到几十欧。主绕组与副绕组在空间上呈九十度，且因为负绕组支路
中电容的作用，两绕组上的电流在相位上相差九十度，以此来产生一个旋转磁场起动电机。转子为鼠笼式。 结构图 电路图 不断开是为了提高功率因数，增加转矩，但最佳运行电容往往不是最佳起动电容，所以有下面的双电容形式。
电机及电机学概念 （electric machine and electric machine theory concept） 电机定义：是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。 电动机也称电机（俗称马达），在电路中用字母"M"（旧标准用"D"）表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。 电动机的种类 1．按工作电源分类根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。 2．按结构及工作原理分类电动机按结构及工作原理可分为直流电动机，异步电动机和同步电动机。 同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同布电动机。 异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。 直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机又分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机又分为稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。 3．按起动与运行方式分类电动机按起动与运行方式可分为电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。 4．按用途分类电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。 驱动用电动机又分为电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其它通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。 控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。 5．按转子的结构分类电动机按转子的结构可分为笼型感应电动机（旧标准称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线型异步电动机）。 6．按运转速度分类电动机按运转速度可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。
电机分类及选型 一、电机分类： 电机是发电机和电动机的统称。其中发电机分为三相同步发电机和单相同步发电机。而电动机分为同步电动机和异步电动机。并且异步电动机更加广泛使用。异步电动机又分为：三相异步电动机和单相异步电动机。三相异步电动机还分为铸铁壳和铝壳两种，一般铸铁居多（标注字母Y、Y2、AS、JO2、JW、YS），铝壳较少（标注字母MS）。单相异步电动机包含有：1.单相电容起动异步电动机:YC(CO2)、JY、MC（铝壳）；2.单相电阻起动异步电动机:YU(BO2)、JZ 、MU(铝壳)；3.单相电容运转异步电动机:YY(DO2)、MY(铝壳)；4.单相双值电容异步电动机:YL、ML(铝壳)；5.罩极电动机。 二、电机主要性能对比：
三、电机型号命名： Y 2 100 L 2 — 4 系第中机铁极 列二心座心数 代次高长长 号设 计 1、系列代号: Y 2、设计代号: 2为第二次设计(改进) 1 为第一次设计 3、中心高H:从电机轴伸中心轴线至底脚平面的高度。按标准有：56、63、71、80、90、100、112、132、160、180、225、280、315及以上(中型电机) 4、机座长（L）:按长短分S—短、M—中、L—长 5、铁心长:1—短、功率小；2—长、功率大 6、极数:影响电机转速。约：2极—2850r/min 4极：1450r/min 6极—930r/min 8极：720r/min 四、电机主要性能指标： 效率η:输出功率/输入功率0.4～0.9 功率因素:Cosφ0.6～0.98 起动转矩:0.5～3.0 起动电流:起动电流/额定电流=4～7倍 最大转矩:1.6～2.2倍 最小转矩:大于1.2倍
电机 电机泛指能使机械能转化为电能、电能转化为机械能的一切机器。特指发电机、电能机、电动机。是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。电动机也称（俗称马达），在电路中用字母“M”（旧标准用“D”）表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。 基本介绍 电机是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。电机也称电机（俗称马达），在电路中用字母“M”（旧标准用“D”）表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。 主要分类 分类概述 1、按工作电源种类划分：可分为直流电机和交流电机。 1）直流电动机按结构及工作原理可划分：无刷直流电动机和有刷直流电动机。 有刷直流电动机可划分：永磁直流电动机和电磁直流电动机。 电磁直流电动机划分：串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。 永磁直流电动机划分：稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。 2）其中交流电机还可划分：单相电机和三相电机。 2、按结构和工作原理可划分：可分为直流电动机、异步电动机、同步电动机。 1）同步电机可划分：永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。 2）异步电机可划分：感应电动机和交流换向器电动机。 感应电动机可划分：三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。 交流换向器电动机可划分：单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。 3、按起动与运行方式可划分：电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。 4、按用途可划分：驱动用电动机和控制用电动机。 1）驱动用电动机可划分：电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其它通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。 2）控制用电动机又划分：步进电动机和伺服电动机等。
电动机类型的选择 选择电动机类型时，首先考虑的是电动机的性能应能全面满足被驱动机械负载的要求，如启动性能、正反转运行、调速性能、过载能力等。在这个前提下，优先选用结构简单、运行可靠、维护方便、价格便宜的电动机。 一般情况下，对于不需要调速或对调速要求不高的生产机械，可优先选用笼型三相感应电动机。这时应充分考虑电动机的启动容量与电源容量的对应关系。普通笼型电动机的启动转矩不大，特别是采用降压启动时，只适用于空载或轻载启动的场合，例如，风机、泵类负载等。高启动转矩的笼型电动机（深槽式、双笼式）可应用于重载启动的生产机械，如压缩机、皮带运输机等。对于需要有级调速的生产机械，可选用变级多速笼型电动机，如电梯、机床等。对于带有飞轮的冲击性负载，则应选用高转差率笼型电动机，如冲压机床、锻压机床等。 对于启动、制动转矩要求较大，需要频繁启动、制动，并且需要调速的生产机械，可选用绕线型感应电动机，如起重机、升降机、轧钢机、压缩机等。 对于容量较大且不需要调速的生产机械，应优先选用同步电动机，让同步电动机运行于过励状态，还可以改善电网的功率因数。 对于要求在宽广范围内平滑调速或要求准确位置控制的生产机械，可选用他励（并励）直流低压电机电动机。如数控机床、龙门刨床、轧钢机、印刷机、造纸机等。对于要求软机械特性、高启动转矩的生产机械，如电车、蓄电池车、电力机车等，可选用串励或复励直流电动机。直流电动机有电刷和换向器，维护工作量较大，价格也比感应电动机要贵些。 有爆炸性危险的场所应选用具有防爆结构的电动机。有爆炸性危险的场所称为危险场所，危险场所分为若干等级，不同等级的危险场所应选用不同类型的防爆电动机。化工等场合，对于防爆电动机的结构及其适用的危险场所，国家标准中均有严格的详细规定，选用电动机时应格外谨慎从事。 电动机的冷却方法主要是指电动机冷却回路的布置方式、冷却介质的形式以及冷却介质的推动方法等。一般用途电动机用空气作为冷却介质，采用机壳表面冷却方式，初、次级冷却介质的推动方法均采用自循环。因此电动机的体积小、重量轻、价格便宜，在无爆炸性危险的场合，可优先选择一般用途电动机 按电动机的结构及安装型式，可分为卧式安装和立式安装两种，它们又分为端盖无凸缘和端盖有凸缘两种型式。一般情况下大多采用卧式安装，特殊情况下才考虑采用立式安装。立式和有凸缘安装的电动机价格较贵。 轴伸是电动机转子与机械负载连接，从而传递转矩和转速并输出机械功率的部分，有单轴伸、双轴伸、圆柱形轴伸、圆锥形轴伸等型.
电动机类型及特点 一、同步电机与异步电机区别：（均属交流电机） 结构：同步电机和异步电机的定子绕组是相同的，主要区别在于转子的结构。同步电机的转子上有直流励磁绕组，所以需要外加励磁电源，通过滑环引入电流；而异步电机的转子是短路的绕组，靠电磁感应产生电流（又称感应电机）。相比之下，同步电机较复杂，造价高。 应用：同步电机大多用在大型发电机的场合。而异步电机则几乎全用在电动机场合。同步电机效率较异步电机稍高，在2000KW以上的电动机选型时，一般要考虑是否选用同步电机。 二、单相异步电动机与三相异步电动机： 单项电动机：当单相正弦电流通过定子绕组时，电机就会产生一个交变磁场，这个磁场的强弱和方向随时间作正弦规律变化，但在空间方位上是固定的，所以又称这个磁场是交变脉动磁场。这个交变脉动磁场可分解为两个以相同转速、旋转方向互为相反的旋转磁场，当转子静止时，这两个旋转磁场在转子中产生两个大小相等、方向相反的转矩，使得合成转矩为零，所以电机无法旋转。当我们用外力使电动机向某一方向旋转时（如顺时针方向旋转），这时转子与顺时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变小；转子与逆时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变大。这样平衡就打破了，转子所产生的总的电磁转矩将不再是零，转子将顺着推动方向旋转起来。通常根据电动机的起动和运行方式的特点，将单相异步电动机分为单相电阻起动异步电动机、单相电容起动异步电动机、单相电容运转异步电动机、单相电容起动和运转异步电动机、
单相罩极式异步电动机五种。 区别：三相异步电动机采用380V三相供电，单相电机是用220V的电源，而且都是小功率的，最大只有2.2KW 。相比于同转速同功率的三相电机，单项电机的效率低、功率因数低、运行平稳性差、且体积大，成本高，但由于单相电源方便，且调速方便，因此广泛用于电动工具、医疗器械、家用电器等。 三、无刷直流电机 1、无刷直流电机： 无刷直流电机是永磁式同步电机的一种，而并不是真正的直流电机。无刷直流电机不使用机械的电刷装置，采用方波自控式永磁同步电机，以霍尔传感器取代碳刷换向器，以钕铁硼作为转子的永磁材料，性能上相较一般的传统直流电机有很大优势，是当今最理想的调速电机。直流无刷电机由电动机主体和驱动器组成，在电动机内装有位置传感器检测电动机转子的极性，驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等。 特点： ●全面替代直流电机调速、变频器+变频电机调速、异步电机+减速机调速； ●具有传统直流电机的所有优点，同时又取消了碳刷、滑环结构； ●可以低速大功率运行，可以省去减速机直接驱动大的负载； ●体积小、重量轻、出力大； ●转矩特性优异，中、低速转矩性能好，启动转矩大，启动电流小；
电机的分类和应用 众所周知，电机是传动以及控制系统中的重要组成部分，随着现代科学技术的发展，电机在实际应用中的重点已经开始从过去简单的传动向复杂的控制转移;尤其是对电机的速度、位置、转矩的精确控制。但电机根据不同的应用会有不同的设计和驱动方式，咋看下好像选型非常复杂，因此为了人们根据旋转电机的用途，进行了基本的分类。下面我们将逐步介绍电机中最有代表性、最常用、最基本的电机——控制电机和功率电机以及信号电机。 控制电机 控制电机主要是应用在精确的转速、位置控制上，在控制系统中作为“执行机构”。可分成伺服电机、步进电机、力矩电机、开关磁阻电机、直流无刷电机等几类。 1. 伺服电机 伺服电机广泛应用于各种控制系统中，能将输入的电压信号转换为电机轴上的机械输出量，拖动被控制元件，从而达到控制目的。一般地，伺服电机要求电机的转速要受所加电压信号的控制;转速能够随着所加电压信号的变化而连续变化;转矩能通过控制器输出的电流 进行控制;电机的反映要快、体积要小、控制功率要小。伺服电机主要应用在各种运动控制系统中，尤其是随动系统。
伺服电机有直流和交流之分，最早的伺服电机是一般的直流电机，在控制精度不高的情况下，才采用一般的直流电机做伺服电机。当前随着永磁同步电机技术的飞速发展，绝大部分的伺服电机是指交流永磁同步伺服电机或者直流无刷电机。 2. 步进电机 所谓步进电机就是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构;更通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。我们可以通过控制脉冲的个数来控制电机的角位移量，从而达到精确定位的目的;同时还可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。目前，比较常用的步进电机包括反应式步进电机(VR)、永磁式步进电机(PM)、混合式步进电机(HB)和单相式步进电机等。
电动机的种类及其优缺点 （一）目的意义 为了了解电动机的种类以及根据种类及其优缺点在现实应用中更加合理经济的选择电动机。（二）电动机的划分 1.按工作电源种类划分 电动机：（1）直流电动机：无刷直流电动机 铝镍钴永磁直流电动机 有刷直流电动机：永磁直流电动机：稀土永磁直流电动机 铁氧体永磁直流电动机 电磁直流电动机：串励直流电动机 并励直流电动机 他励直流电动机 复励直流电动机（2）交流电动机：单相电动机 三相电动机 按结构和工作原理划分 电动机：（1）直流电动机 （2）异步电动机：感应电动机：单相异步电动机 三相异步电动机 罩极异步电动机 交流换向器电动机：单向串励电动机 交直流两用电动机 推斥电动机 （3）同步电动机：永磁同步电动机 磁阻同步电动机 磁滞同步电动机 按启动与运行方式划分 电动机：电容启动式单相异步电动机 电容运转式单相异步电动机 电容启动运转式单相异步电动机 分项式单相异步电动机 按转子的结构划分 电动机：鼠笼式异步电动机
绕线型异步电动机 按用途划分 电动机：驱动用电动机：电动工具用电动机 家用电动机 通用小型机械设备用电动机 控制用电动机：步进电动机 伺服电动机 按运转速度划分 电动机：（1）低速电动机：齿轮减速电动机 电磁减速电动机 力矩电动机 （2）高速电动机：爪极电动机 （3）恒速电动机：有极恒速电动机 无极恒速电动机 （4）调速电动机：有极变速电动机 无极变速电动机 电磁调速电动机 直流调速电动机 Pwm调速电动机 开关磁阻调速电动机 按电机结构尺寸分类，可将电机分为大型、中型、小型 1）16号机座及以上，或机座中心高大于630mm，或者定子铁心外径大于990mm的，属于大型电动机。2）11～15号机座，或机座中心高在355mm～630mm，或者定子铁心外径在560～990mm之间的，的属于中型电动机； 3）10号及以下机座，机座中心高在80mm～315mm，或者定子铁心外径在125～560mm之间的，属于小型电动机； （三）部分电动机的优缺点 1.永磁同步电动机 特点：永磁同步电动机结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高，和直流电机相比它没有直流电机的换向器和电刷等缺点。和异步电动机相比，它由于不需要无功励磁电流，因而效率高，功率因数高，力矩惯量比大，定子电流和定子电阻损耗减小，且转子参数可测、控制性能好；但它与异步电机相比，也有成本高、起动困难等缺点。和普通同步电动机相比，它省去了励磁装臵，简化了结构，提高了效率。永磁同步电机矢量控制系统能够实现高精度、高动态性能、大范围的调速或定位控制，因此永磁同步电机矢量控制系统引起了国内外学者的广泛关注。 2.磁阻同步电动机
电动摩托车用小型电机的种类、特性报告电动机是电动摩托车的一个重要部件，目前在电动摩托车驱动领域，主要有直流电动机驱动系统、交流永磁电动机驱动系统和开关磁阻电动机驱动系统应用范围比交广泛。 1 直流电动机驱动系统 1.1 直流电机的工作原理 下图为直流电动机的物理模型，N、S为定子磁极，abcd是固定在可旋转导磁圆柱体上的线圈，线圈连同导磁圆柱体称为电机的转子或电枢。线圈的首末端a、d连接到两个相互绝缘并可随电枢一同旋转的换向片上。转子线圈与外电路的连接是通过放置在换向片上固定不动的电刷进行的。换向片与电刷滑动接触。把电刷A、B接到直流电源上，电刷A接正极，电刷B接负极。此时电枢线圈中将有电流流过，根据左手定则，电枢逆时针旋转。 当电枢旋转几何中性线时，F=0，电枢由于惯性继续运转。取下图所示位置，原N极性下导体ab转到S极下，受力方向从左向右，原S 极下导体cd转到N极下，
受力方向从右向左，该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩，线圈在该电磁力形成的电磁转矩作用下继续逆时针方向旋转，直流电动机在直流电源作用下转动起来。 1.2 直流电机的数学方程 1.2.1 电枢中感应电动势 电枢中通入直流电流后，产生电磁转矩，使电机在磁场中转动。而通电线圈在磁场中转动，又会在线圈中产生感应电动势E 。 感应电动势为：n K E E φ= 式中，K E ——与电机结构相关的参数； Φ——电机每极磁通量，Wb ； n ——电机转速，r/min 。 1.2.2 电枢电压方程 如图所示，a a R I E U += M U R a + - E
式中，U ——外接电源电压，V ； I a ——电枢电流，A ； R a ——电枢电阻，Ω。 1.2.3 电磁转矩方程 式中，T ——电磁转矩，Nm ； K T ——与电机结构相关的常数。 1.3 直流电机的机械特性 直流电机按照励磁方式可分为两种，永磁式和电励磁式。电磁式是由磁性材料提供磁场；电励磁式是由磁极上绕线圈，在线圈中通入直流电，来产生电磁场。根据励磁线圈和转子绕组的连接关系，励磁式的直流电机可以分为：串励电机、他励电机、并励电机、复励电机。 1.3.1 串励直流电机的机械特性 串励直流电机数学模型： 式中，R f ——串励绕组电阻，Ω。 K Φ——励磁系数。 由此可推出： 这种励磁方式的特点是：当电压U 一定时，随负载转矩的增大，n 下降很快， n T T 0
步进电机的种类和特点 什么是步进电机步进电机是一种专门用于位置和速度精确控制的特种电 机。步进电机的最大特点是其数字性，对于控制器发过来的每一个脉冲信号， 步进电机在其驱动器的推动下运转一个固定角度(简称一步)，如下图所示。如 接收到一串脉冲步进电机将连续运转一段相应距离。同时可通过控制脉冲频率， 直接对电机转速进行控制。由于步进电机工作原理易学易用，成本低(相对于伺服)、电机和驱动器不易损坏，非常适合于微电脑和单片机控制，因此近年来在 各行各业的控制设备中获得了越来越广泛的应用。 步进电机的种类和特点步进电机在构造上有三种主要类型：反应式(Variable Reluctance，VR)、永磁式(Permanent Magnet,PM)和混合式(Hybrid Stepping,HS)。反应式定子上有绕组、转子由软磁材料组成。结构简单、成本低、步距角小， 可达1.2°、但动态性能差、效率低、发热大，可靠性难保证。永磁式永 磁式步进电机的转子用永磁材料制成，转子的极数与定子的极数相同。其特点 是动态性能好、输出力矩大，但这种电机精度差，步矩角大(一般为7.5° 或15°)。混合式混合式步进电机综合了反应式和永磁式的优点，其定子 上有多相绕组、转子上采用永磁材料，转子和定子上均有多个小齿以提高步矩 精度。其特点是输出力矩大、动态性能好，步距角小，但结构复杂、成本相对 较高。按定子上绕组来分，共有二相、三相和五相等系列。最受欢迎的是两 相混合式步进电机，约占97%以上的市场份额，其原因是性价比高，配上细分 驱动器后效果良好。该种电机的基本步距角为1.8°/步，配上半步驱动器后， 步距角减少为0.9°，配上细分驱动器后其步距角可细分达256 倍
电动机详细分类 电动机应用广泛，种类繁多。我们一般的是根据电机的分类来区别电动机的应用于交易。电动机详细分类如下： 1．按工作电源种类划分：可分为直流电动机和交流电动机。 直流电动机按结构及工作原理可划分：无刷直流电动机和有刷直流电动机。 有刷直流电动机可划分：永磁直流电动机和电磁直流电动机。 电磁直流电动机划分：串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。 永磁直流电动机划分：稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。 其中交流电机还可分：单相电机和三相电机。 2．按结构和工作原理划分：可分为直流电动机、异步电动机、同步电动机。 同步电动机可划分：永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。 - 异步电动机可划分：感应电动机和交流换向器电动机。 感应电动机可划分：三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。 交流换向器电动机可划分：单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。
3．按起动与运行方式划分：电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。 4．按用途划分：驱动用电动机和控制用电动机。 驱动用电动机划分：电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其它通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。 控制用电动机又划分：步进电动机和伺服电动机等。 5．按转子的结构划分：笼型感应电动机（旧标准称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线型异步电动机）。 6．按运转速度划分：高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电动机等。 调速电动机除可分为有级恒速电动机、无级恒速电动机、有级变速电动机和无级变速电动机外，还可分为电磁调速电动机、直流调速电动机、PWM变频调速电动机和开关磁阻调速电动机。 异步电动机的转子转速总是略低于旋转磁场的同步转速。 — 同步电动机的转子转速与负载大小无关而始终保持为同步转速。各种电机的分类特点. 一）电动机的种类
电机分类 电机的种类 1．按工作电源种类划分：可分为直流电机和交流电机。 1.1直流电动机按结构及工作原理可划分：无刷直流电动机和有刷直流电动机。 1.1.1有刷直流电动机可划分：永磁直流电动机和电磁直流电动机。 1.1.1.1电磁直流电动机划分：串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。 1.1.1.2永磁直流电动机划分：稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。 1.1其流电机还可分：单相电机和三相电机。 2．按结构和工作原理划分：可分为直流电动机、异步电动机、同步电动机。 2.1同步电机可划分：永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。 2.2异步电机可划分：感应电动机和交流换向器电动机。 2.2.1感应电动机可划分：三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。 2.2.2交流换向器电动机可划分：单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机 3．按起动与运行方式划分：电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。 4．按用途划分：驱动用电动机和控制用电动机。 4.1驱动用电动机划分：电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其它通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。 4.2控制用电动机又划分：步进电动机和伺服电动机等。 5．按转子的结构划分：笼型感应电动机（旧标准称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线型异步电动机）。 6．按运转速度划分：高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。 1、什么是直流电机？ 答：输出或输入为直流电能的旋转电机，称为直流电机 2、什么是交流电机 答：输出或输入为交流电能的旋转电机，称为交流电机。 3、什么是步进电机 答：步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，
常用电动机类型及特点
电动机类型及特点 一、同步电机与异步电机区别：（均属交流电机） 结构：同步电机和异步电机的定子绕组是相同的，主要区别在于转子的结构。同步电机的转子上有直流励磁绕组，所以需要外加励磁电源，通过滑环引入电流；而异步电机的转子是短路的绕组，靠电磁感应产生电流（又称感应电机）。相比之下，同步电机较复杂，造价高。应用：同步电机大多用在大型发电机的场合。而异步电机则几乎全用在电动机场合。同步电机效率较异步电机稍高，在2000KW以上的电动机选型时，一般要考虑是否选用同步电机。 二、单相异步电动机与三相异步电动机： 单项电动机：当单相正弦电流通过定子绕组时，电机就会产生一个交变磁场，这个磁场的强弱和方向随时间作正弦规律变化，但在空间方位上是固定的，所以又称这个磁场是交变脉动磁场。这个交变脉动磁场可分解为两
个以相同转速、旋转方向互为相反的旋转磁场，当转子静止时，这两个旋转磁场在转子中产生两个大小相等、方向相反的转矩，使得合成转矩为零，所以电机无法旋转。当我们用外力使电动机向某一方向旋转时（如顺时针方向旋转），这时转子与顺时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变小；转子与逆时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变大。这样平衡就打破了，转子所产生的总的电磁转矩将不再是零，转子将顺着推动方向旋转起来。通常根据电动机的起动和运行方式的特点，将单相异步电动机分为单相电阻起动异步电动机、单相电容起动异步电动机、单相电容运转异步电动机、单相电容起动和运转异步电动机、单相罩极式异步电动机五种。 区别：三相异步电动机采用380V三相供电，单相电机是用220V的电源，而且都是小功率的，最大只有2.2KW 。相比于同转速同功率的三相电机，单项电机的效率低、功率因数低、运行平稳性差、且体积大，成本高，但由于单相电源方便，且调速方便，因此广泛用于电动工具、医疗器械、家用电器等。 三、无刷直流电机 1、无刷直流电机： 无刷直流电机是永磁式同步电机的一种，而并不是真正的直流电机。无刷直流电机不使用机械的电刷装置，
电机与拖动基础讨论课课题：各种电机应用现状调研 班级：13级工程机械1班 组员：李昊天张晨阳崔超钰 陈杰董亚飞潘帅 时间：2016年4月5日 指导老师：马云飞
目录 前言 (3) 1、电机产业现状 (4) 2、电机行业格局 (4) 3、电机行业前景预测 (4) 4、电机的分类及应用概述 (5) 5、信号电机 (6) 5.1、位置信号电机 (6) 5.2、感应同步器 (6) 5.3、自整角机 (7) 5.4、速度信号电机 (7) 6、功率电动机 (8) 6.1、直流电动机 (8) 6.2、交流电机 (8) 6.3、同步电动机 (9) 6.4、异步电动机 (10) 7、控制电机 (10) 7.1伺服电机 (10) 7.2、步进电动机 (11) 7.3、力矩电动机 (12) 7.4、开关磁阻电机 (13) 7.5、无刷直流电动机 (13) 参考文献 (15)
前言 从广义上讲，电机是电能的变换装置，包括旋转电机和静止电机。旋转电机是根据电磁感应原理实现电能与机械能之间相互转换的一种能量转换装置；静止电机是根据电磁感应定律和磁势平衡原理实现电压变化的一种电磁装置，也称其为变压器。本文我们主要讨论旋转电机，旋转电机的种类很多，在现代工业领域中应用极其广泛，可以说，有电能应用的场合都会有旋转电机的身影。与内燃机和蒸汽机相比，旋转电机的运行效率要高的多；并且电能比其它能源传输更方便、费用更廉价，此外电能还具有清洁无污、容易控制等特点，所以在实际生活中和工程实践中，旋转电机的应用日益广泛。不同的电机有不同的应用场合，随着电机制造技术的不断发展和对电机工作原理研究的不断深入，目前还出现了许多新型的电机，例如，美国EAD公司研制的无槽无刷直流电动机，日本SERVO公司研制的小功率混合式步进电机，我国自行研制适用于工业机床和电动自行车上的大力矩低转速电机等。本文下面主要讨论部分电机种类及应用情况。
第一章概述 第一节电机的定义 电机可泛指所有实施电能生产、传输、使用和电能特性变换的机械或装置。然而，由于生产、传输、使用电能和电能特性变换的方式很多，原理各异，如机械摩擦、电磁感应、光电效应、磁光效应、热电效应、压电效应、化学效应等等，内容广泛，不可能由一门课程包括。电机学的主要研究范畴仅限于那些依据电磁感应定律和电磁力定律实现机电能量转换和信号传递与转换的装置。 一、电机的能量交换原理 根据电机学定义，电机是一种将电能转换成机械能或将机械能转换成电能的设备，其中将机械能变为电能的称发电机；将电能变为机械能的称为电动机。电机实现能量转换都基于两个基本定律： 1、法拉第-楞次定律（感应电动势定律） 导体在磁场中运动切割磁力线，在导体两端必然会产生感应电动势，感应电动势e的大小与导体运动速度v、导体的长度L以及磁场的磁感应强度B成正比，即：e=BLV 感应电动势的方向符合右手定律。 2、毕奥-萨戈尔定律（电磁力定律） 载流导体在磁场中必然会受到电磁力的作用。电磁力的大小与导体所载电流I、磁场的磁感应强度B以及导体的长度L成正比，即：F=BIL 电磁力的方向符合左手定律。 所有电机都是根据上述两个定律基本原理设计的。电机类型很多，结构类型很多，结构形式也各不相同，但其能量转换和转矩产生原理是相同的，由于励磁方式不同，各类电机磁场性能和变化不同，才有电机的不同类型和不同特性。 电机内部实现能量转换包括电系统、耦合系统和机械系统三个环节，如图1-1。电动机通常是在其接线端子上输入电能，在轴上输出机械功率。外电路电能通过耦合系统在在机械系统中产生机械能，在机械系统轴头以机械能输出。发电机则是在其轴上输入机械功率，其端子上输出电功率。驱动机械的机械能通过耦合系统，在电系统中产生电能输出。在上述能量转换过程中，三个系统都会产生部分能量损失，最终都以热量形式向周围环境散逸。
哈尔滨工业大学寒假社会调查报告 题目：电机种类及其使用情况调查 指导教师：江善林 院系：电气学院电气工程系 班级：11306108 姓名：况麒麒 学号：1130610823 日期：2013年03月01日
电机类型及其使用情况调查 1 调查背景 从1820年丹麦物理教学家奥斯特发现了电流的磁效应以来，各种发现不断地涌现出来。1821年，英国科学家法拉第总结了载流导体在磁场中受力并发生机械运动的现象他的模型可以认为是现代直流电动机的雏形。1824年，阿拉果发现了旋转磁场，为交流感应电动机的发明奠定了基础。1831年，法拉第发现了电磁感应定律，并发明了单极直流电动机。1834年俄国物理学家雅可比设计并制成了第一台实用的直流电动机。1864年，英国物理学家麦克斯韦创立了完整的经典电磁学理论体系为电机电磁场分析奠定了基础。1888年，特斯拉发明了感应电动机。随着时代的进步，各种各样功能不同的电机被不断地发明出来。 电机的发展历史大致可分为四个阶段，1. 直流电机阶段，2. 交流电机阶段，3. 控制电机阶段，4. 特种电机阶段。 本次调查主要是想通过调查能让我们加深对电机的了解，为以后的学习工作打下一定的基础。 2 调查内容 2.1 时间安排：本次调查主要安排在寒假假期。 2.2 调查对象：本次调查主要调查电机的类型和电机的使用情况。 2.3 调查内容：电机类型有很多，分类方法也各种各样。下面主要介绍按工作电源和按结构和工作原理两种分类方法中的电机。 1. 按工作电源分，包括直流电动机和交流电动机，其中交流电动机又分为单相电动机和三相电动机；直流电动机分为无刷直流电动机和有刷直流电动机，有刷直流电动机又分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。永磁直流电动机包括稀土永磁直流电机，铁氧体永磁直流电机，铝镍钴永磁直流电机三类; 电磁直流电机包括串励直流电机，并励直流电机，和复励直流电机三类。 直流电动机 无刷直流 电动机 永磁直流电动机 稀土永磁直流电动机 铁氧体永磁直流电动机 电动机 交流电动机 有刷直流 电动机 电磁直流电动机 铝镍钴永磁直流电动机 串励直流电动机 并励直流电动机 他励直流电动机 复励直流电动机 单相电动机 三相电动机