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什么是电动机以及在哪里使用?

电动机是通过电磁作用将电能转化为机械能的装置。

按电能形式,电机可分为交流电机和直流电机两大类。

其中,交流电机可分为单相交流电机和三相交流电机。根据转速的不同,按其分类原理,电机还可分为同步电机和异步电机。

同步电机根据磁场的不同可分为永磁同步电机、磁滞同步电机和磁阻同步电机。

另一方面,异步电机不仅有感应形式,还有交流换向器形式。

感应形式可分为三相异步电动机和罩极异步电动机。另外,根据防护类型,电机还可分为封闭式、开放式、防水式、潜水式、水密式、防爆式电机等。

电动机是传动和控制系统的重要组成部分,是根据电磁感应定律实现电能转换或传输的电磁装置,主要作用是产生驱动扭矩,作为电力系统的动力源。电器或各种机械,将电能转化为机械能。

随着现代科学技术的发展,电机在实际应用中的重点开始从过去的简单传动转向复杂的控制,特别是对电机速度、位置和扭矩的精确控制。

然而,电机根据不同的应用会有不同的设计和驱动方式。根据旋转电机的用途,进行以下基本分类,主要介绍电机中最具代表性、最常见、最基础的电机——控制电机、动力电机和信号电机。

不同种类的电动机

控制电机

控制电机主要用于精确的速度和位置控制,并作为控制系统中的“执行器”。可分为伺服电机、步进电机、力矩电机、开关磁阻电机、无刷直流电机等几类。

伺服马达

最早的伺服电机是通用直流电机,只有在控制精度不高的情况下,才采用通用直流电机作为伺服电机。目前的直流伺服电机从结构上来说属于小功率直流电机,其励磁多采用电枢控制和磁场控制,但通常采用电枢控制。

伺服电机广泛应用于各种控制系统,主要是各种运动控制系统,特别是跟随系统。它能将输入电压信号转换成电机轴上的机械输出并拖动被控元件以达到控制目的。一般来说,伺服电机要求电机的速度由附加的电压信号控制,速度可以随着附加电压信号的变化而连续变化,扭矩可以由控制器输出的电流来控制,电机反应速度快、体积小、控制能力小。

伺服电机

步进电机

所谓步进电机是一种将电脉冲转换成角位移的执行器。即当步进驱动器接收到脉冲信号时,驱动步进电机按设定方向旋转固定角度。

我们可以通过控制脉冲数来控制电机的角位移,从而达到精确定位的目的。

同时我们还可以通过控制脉冲频率来控制电机旋转的速度和加速度,从而达到调速的目的。目前比较常用的步进电机有反应式步进电机(VR)、永磁步进电机(PM)、混合式步进电机(HB)、单相步进电机等。

步进电机与普通电机的区别主要在于其脉冲驱动形式,因此步进电机可以与现代数字控制技术相结合,具有结构简单、可靠性高、成本低的特点。

但步进电机在控制精度、变速范围、低速性能等方面均逊于传统闭环控制的直流伺服电机,因此步进电机广泛应用于生产实践中其他精度要求不是特别高的各个领域尤其是在数控机床制造领域。

而且步进电机不需要A/D转换,可以直接将数字脉冲信号转换成角位移,因此一直被认为是最理想的数控机床执行机构。

步进电机除了应用于数控机床外,还可以应用于其他机器,例如自动送料器中的电机、通用软盘驱动器中的电机,以及打印机和绘图仪中的电机。

步进电机

此外,步进电机也存在很多缺陷。由于步进电机的空载启动频率高,所以步进电机在低速时可以正常运行,但如果高于一定速度则无法启动,并伴有尖锐的啸叫声。不同厂家的细分驱动精度可能差别很大,细分精度越大越难控制。并且,步进电机低速旋转时振动和噪声较大。

力矩电机

所谓力矩电机是一种扁平型多极永磁直流电机。

其电枢具有较多数量的槽、换向板和串联导体,以减少扭矩脉动和速度脉动。力矩电机有两种类型,直流力矩电机和交流力矩电机。

力矩电机

其中,直流力矩电机自感抗小,因此响应良好。其输出扭矩与输入电流成正比,与转子的速度和位置无关。它可以直接连接负载低速运行,无需齿轮减速,处于近闭锁状态,因此可以在负载的轴上产生高扭矩惯量比,并消除由于使用减速齿轮而产生的系统误差。

交流力矩电机可细分为同步和异步,目前常用的是鼠笼式异步力矩电机,具有低速、大扭矩的特点。一般来说,纺织行业经常使用交流力矩电机。其工作原理和结构与单相异步电动机相同,但由于鼠笼式转子的电阻较高,其机械特性较软。

开关磁阻电机

开关磁阻电机是一种新型调速电机,结构极其简单坚固,成本低廉,调速性能优良,是传统控制电机的有力竞争对手,具有强大的市场潜力。

但也存在扭矩脉动、运行噪音、振动等问题,需要一定时间优化改进以适应实际市场应用。

开关磁阻电机

无刷直流电机

无刷直流电机(BLDCM)是在有刷直流电机的基础上发展起来的,但其驱动电流毫不妥协地是交流电。无刷直流电机又可分为无刷速率电机和无刷力矩电机。一般无刷电机有两种驱动电流,一种是梯形波(通常是“方波”),另一种是正弦波。有时前者被称为无刷直流电机,后者被称为交流伺服电机,准确地说也是交流伺服电机的一种。

无刷直流电机通常具有“细长”结构,以减少转动惯量。无刷直流电机的重量和体积比有刷直流电机小得多,相应的转动惯量可降低40%-50%左右。由于永磁材料的加工问题,无刷直流电机的容量一般在100kW以下。

该电机的机械特性和调节特性线性好、调速范围宽、寿命长、维护方便、噪声低,而且不存在电刷带来的一系列问题,因此该电机在控制系统中具有很大的应用潜力。

无刷直流电机

无刷直流电机通常采用“细长”结构以减少惯性。

无刷直流电机的重量和体积比有刷直流电机小得多,相应的转动惯量可降低40%-50%左右。由于永磁材料的加工问题,无刷直流电机的容量一般在100kW以下。

该电机的机械特性和调节特性线性好、调速范围宽、寿命长、维护方便、噪声低,而且不存在电刷带来的一系列问题,因此该电机在控制系统中具有很大的应用潜力。

动力马达

动力电机分为直流电机和交流电机,交流电机主要分为同步电机和异步电机。

直流电机

直流电机是最早的电机,大约出现在19世纪末,大致可分为有换向器和无换向器两类。

直流电机虽然在结构、价格和维护方面不如交流电机,但具有更好的控制特性。

但由于交流电机的调速问题还没有得到很好的解决,而直流电机具有调速性能好、启动容易、能够带载启动等优点,

所以直流电机的应用还是很广泛的,特别是可控硅直流电源出现之后。

应用现状:生活中,电动产品的应用无数,如风扇、剃须刀、酒店的自动门、自动门锁、自动窗帘等,都采用直流电机。

直流电机也广泛应用于机车牵引,如铁路机车用直流牵引电机、地铁机车用直流牵引电机、机车用直流辅助电机、矿用机车用直流牵引电机、船舶用直流电机等。

它们还广泛应用于飞机、坦克、雷达等武器装备中。图为Z4系列直流电机。

直流电机

交流电机

同步电机

所谓同步电机是由交流电驱动,转子和定子旋转磁场同步运行的电动机。

同步电机的定子与异步电机完全相同,但转子有“凸极”和“隐极”两种形式。

凸转子同步电机结构简单,易于制造,但机械强度较低,适合低速运行。

隐极同步电机制造工艺复杂,但机械强度高,适合高速运行。

同步电机的工作特性与所有电机相同,是“可逆”的,即可以在发电机模式和电动机模式下运行。

应用状况:同步电动机主要应用于风机、水泵、球磨机、压缩机、轧钢机、小型、微型仪器设备等大型机械或作为控制元件,其中以三相同步电动机为主体。

此外,它还可以用作调节器,向电网输送感性或容性无功功率。

同步电机

异步电机

异步电动机是一种基于气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁扭矩并实现能量转换的交流电动机。

异步电动机一般是一个系列产品,规格齐全,是所有电动机中应用最广泛、需求量最大的。

目前,动力传输中约90%的机械采用交流异步电动机,因此其用电量占总用电负荷的一半以上。

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异步电动机具有结构简单、制造、使用和维护方便、运行可靠、质量较小、成本较低等优点。

而且,异步电动机具有较高的运行效率和良好的工作特性,从空载到满载范围接近恒速运行,可以满足大多数工农业生产机械的传动要求。

异步电动机广泛应用于驱动机床、水泵、鼓风机、压缩机、起重卷扬设备、矿山机械、轻工机械、农副加工机械和大多数工农业生产机械以及家用电器和医疗设备等。

应用现状:比较常见的异步电机有单相异步电机和三相异步电机,其中三相异步电机是异步电机的主体,三相异步电机可以用来驱动多种电机。通用机械如压缩机、水泵、破碎机、切削机床、运输机械等机械设备,在矿山、机械、冶金、石油、化工、电站等工矿企业中作为原动机的电动机适用于矿山、机械、冶金、石油、化工、电站等工矿企业。

单相异步电动机一般用在三相供电不方便的地方,多为微型、小容量电动机,多用于家用电器,如电风扇、冰箱、空调、吸尘器等。

三相电机

信号电机

位置信号电机

目前最具代表性的位置信号电机:旋转变压器、感应同步器和自调角机。

(1)旋转变压器

旋转变压器是一种电磁传感器,又称同步分解器。它是一种小型测角交流电机,用于测量旋转物体的角位移和角速度,由定子和转子组成。定子绕组作为变压器的初级侧接收励磁电压,励磁频率通常为400、3000和5000HZ等。转子绕组作为变压器的次级侧接收励磁电压。转子绕组作为变压器的次级侧,通过电磁耦合获得感应电压。

应用现状:该旋转变压器是一种精密角度、位置、速度检测装置,适用于所有使用旋转编码器的旋转变压器旋转变压器场合,特别适用于高温、寒冷、潮湿、高速、高振动等旋转编码器无法使用的场合好好工作。由于旋转变压器的上述特点,可以完全替代光电编码器,广泛应用于伺服控制系统、机器人系统、机械工具、汽车、电力、冶金、纺织等领域的角度和位置检测系统。 、印刷、航空航天、船舶、兵器、电子、冶金、矿山、油田、水利、化工、轻工、建筑等。还可用于坐标变换、三角运算和角度数据传输,并作为二-角度-数字转换装置中的移相器。

感应同步器

感应同步器是利用两个平面绕组的互感随位置变化的原理组成的,可用于测量线性或角位移。其中,测量直线位移的称为直线感应同步器(或长感应同步器),测量角位移的称为侧感应同步器(或旋转感应同步器)。同步器具有测量聚合精度和分辨率高、抗干扰能力强、受环境影响小、使用寿命长、维护简单、可拼接成各种测量长度并能保持单位精度、加工性好、成本低等优点。易于复制和批量生产。因此,同步器广泛应用于大型机床和中型机械中作为数字位移提供显示或控制装置。

应用现状:感应同步器广泛用于测量直线位移、角位移以及与其相关的物理量,如转速、振动等。直线感应同步器常用于大型精密机床、坐标铣床等数控机床上刀具定位控制及数字显示;圆形感应同步器常用于需要到达天线固定跟踪、引导严格引导、精密机床或测量仪器设备分度装置等。

自调角度机

自调心角度机是利用自调心特性将角度转换成交流电压或由交流电压转换成角度的感应微型电机,在伺服系统中用作位移传感器来测量角度。自对准机器还可用于长距离传输、转换、接收和指示角度信号。两个或多个电机通过电路连接,使两个或多个机械上不相互连接的旋转轴自动保持相同的角度变化,或同步旋转,电机的这种特性称为自积分阶跃特性。在伺服系统中,发生侧使用的自整定机称为发射机,接收侧使用的自整定机称为接收器。

应用现状:自调心角度机广泛应用于冶金、航海等位置定向同步指示系统和火炮、雷达等伺服系统中。

这是我总结的关于电机类的一些资料,如有不足或者不当的地方,欢迎留言评论。谢谢你!

我们是中国专业的电动机制造商。

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