电机

电机（电气 机械,俗称“马达”指根据电磁感应定律实现电能转换或传输的电磁装置。电机在电路中使用字母m（旧标准用D）说，它的主要作用是产生驱动转矩，作为电器或各种机械的动力源，发电机在电路中用字母G表示，它的主要作用是将电能转化为机械能。

电机

1.根据工作电源的类型：可分为DC电机和交流电机。

1）根据结构和工作原理，DC电机可分为：无刷DC电机和有刷DC电机。

有刷DC电机可分为：永磁DC电机和电磁DC电机。

电磁DC马达的划分：串励直流电动机、并励直流电动机、他励DC电动机和复合励磁DC电动机。

永磁DC电机事业部：稀土永磁DC电机、铁氧体永磁DC电机和铝镍钴永磁DC电机。

2）其中，交流电机又可分为：单相电机和三相电机。

2.按结构和工作原理可分为：可以分为DC汽车公司、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、磁阻同步电机和磁滞同步电机。

2）异步电机可划分：感应电机和交流换向器电机。

感应电机可分为：三相异步电动机、单相异步电动机和屏蔽极异步电动机等。

交流换向器电动机可分为：单相串励电动机、交流DC两用电机和推斥电机。

3.按起动和运行方式可分为：电容起动单相异步电动机、电容器操作的单相异步电动机、电容起动单相异步电动机和分相单相异步电动机。

4.按用途可划分：驱动电机和控制电机。

1）驱动电机可分为：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）使用电机等一般小型机械设备（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）控制电机分为：步进电机和伺服电机等。

5.根据转子的结构可分为：笼型感应电动机（旧标准叫鼠笼异步电动机）和绕线转子感应电机（旧标准称为绕线式异步电动机）

6.按运行速度可分为：高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。低速电机分为齿轮减速电机、电磁减速电动机、力矩电机和爪极同步电机等。

变速电机可分为步进恒速电机、无级恒速电动机、除了有级变速电机和无级变速电机外，还可分为电磁调速电机、直流调速电动机、PWM变频调速电机和开关磁阻调速电机。

异步电动机的转子速度总是略低于旋转磁场的同步速度。

无论负载如何，同步电机的转子速度总是保持在同步速度。

DC发电机的工作原理是将电枢线圈中感应出的交流电动势，

换向器与电刷的换向功能相配合，当它从电刷端引出时，转换成DC电动势的原理。

根据右手定则确定感应电动势的方向（磁感应线指向手掌，拇指指向导体的运动方向，其余四指指向导体中感应电动势的方向）。

指挥的方向s力由左手定则决定。这一对电磁力形成一个作用在电枢上的转矩，在旋转电机中称为电磁转矩，转矩的方向是逆时针的，企图使电枢逆时针旋转。如果该电磁转矩能够克服电枢上的阻力转矩（例如由摩擦引起的拖曳扭矩和其他负载扭矩），电枢可以逆时针旋转。

DC电机是一种依靠DC工作电压运行的电机，广泛应用于录音机中、录像机、影碟机、电动剃须刀、电吹风、电子表、玩具等。

电磁DC电机由定子磁极组成、转子（电枢）换向器（俗称整流子）电刷、机壳、轴承等构成，

电磁DC电机的定子磁极（主磁极）由铁芯和励磁绕组组成。根据其励磁（旧标准称为激磁）不同的模式可以分为串激DC电机、并励直流电动机、他励DC电动机和复合励磁DC电动机。由于励磁方式不同，定子磁通（通过激励定子磁极的励磁线圈产生）的规律也不同。

串励DC电机的励磁绕组和转子绕组通过电刷和换向器串联励磁电流与电枢电流成正比，定子的磁通随励磁电流的增大而增大，转矩与电枢电流的平方近似成正比，转速随转矩或电流的增大而迅速下降。其起动转矩可达额定转矩的5倍以上，短时过载转矩可达额定转矩的4倍以上，变速率大，空载转速很高（一般不允许空载运行）通过使用与串联绕组串联的外部电阻器（或并联）或者串联绕组并联切换实现调速。

并励DC电机的励磁绕组与转子绕组并联，其励磁电流相对恒定起动转矩与电枢电流成正比，起动电流约为额定电流的2.5倍左右。转速随电流和转矩的增加而略有下降，短时过载转矩为额定转矩的1.5倍。速度变化率小，5%~15%速度可以通过减弱磁场的恒定功率来调节。

他励DC电机的励磁绕组由独立的励磁电源供电，其励磁电流相对恒定，起动转矩与电枢电流成正比。转速变化也为5%~15%可以通过削弱磁场的恒定功率来提高转速，或者通过降低转子绕组的电压来降低转速。

除并联绕组外，复合励磁DC电机的定子磁极上还装有与转子绕组串联的串联绕组（其匝数较少）串联绕组产生的磁通量的方向与主绕组的方向相同起动转矩约为额定转矩的4倍，短时过载转矩为额定转矩的3倍.5倍左右。速度变化率为25%~30%与串联绕组有关）可以通过减弱磁场强度来调节转速。

换向器的换向片使用银和铜、镉和铜等合金材料用高强度塑料模制而成。电刷与换向器滑动接触，为转子绕组提供电枢电流。电磁DC电机的电刷一般采用金属石墨电刷或电化学石墨电刷。转子的铁芯由叠片硅钢片制成，一般有12个槽，嵌有12组电枢绕组绕组串联后，分别与12个换向片相连。

DC电机的励磁方式是指如何向励磁绕组供电、通过产生励磁磁通势来建立主磁场。根据励磁方式的不同，DC电机可分为以下几种类型。

他励

励磁绕组与电枢绕组无关，由其他DC电源供电的DC电机称为他励DC电机，接线如图1所示.23（a）所示。在图中，m表示电动机，如果是发电机，则用g表示。永磁DC电机也可以看作他励DC电机。

并励

并励DC电动机的励磁绕组与电枢绕组并联。作为并联发电机，是电机本身的端电压向励磁绕组供电；作为并励电动机，励磁绕组和电枢共用一个电源，其性能与他励DC电动机相同。

串励

串励DC电机的励磁绕组与电枢绕组串联，然后接入DC电源。这台DC电动机的励磁电流是电枢电流。

复励

复合励磁DC电机有两个励磁绕组，并联励磁和串联励磁。如果串联绕组产生的磁通势与并联绕组产生的磁通势同向，则称为复合励磁。如果两个磁通势方向相反，则称为差动复合励磁。

不同励磁方式的DC电机具有不同的特性。一般来说，DC电机的主要励磁方式是并励、串励和复合励磁，DC发电机的主要励磁方式是他励、平行激励和复合激励。

永磁DC电机也是由定子磁极组成的、转子、电刷、外

壳等，定子磁极采用永磁体（永久磁钢），有铁氧体、铝镍钴、钕铁硼等材料。按其结构形式可分为圆筒型和瓦型。录音机用的电大部分是圆柱形磁铁，而电动工具和汽车电器用的电机大部分是特殊的块状磁铁。

转子一般由硅钢片叠压而成，比电磁DC电机的转子槽数少。录音机用的小功率电机大多是3槽，高档一点的是5槽或者7槽。漆包线缠绕在转子铁芯的两个槽之间（三个槽意味着三个绕组）其接头分别焊接在换向器的金属片上。电刷是连接电源和转子绕组的导电部件，兼具导电和耐磨性能。永磁电机的电刷使用中性金属片或金属石墨电刷、电化石墨电刷。

记录仪中使用的永磁DC电机采用电子稳速电路或离心稳速装置。

无刷DC电机采用半导体开关器件实现电子换向，即电子开关器件取代传统的接触换向器和电刷。它具有可靠性高、无换向火花、低机械噪音等优点，广泛应用于高档录音支架、录像机、电子仪器和自动化办公设备。

无刷DC电机由永磁转子组成、多极绕组定子、位置传感器等。位置感应根据转子位置的变化，将定子绕组的电流按一定顺序换向（即检测转子极相对于定子绕组的位置，在确定的位置产生位置传感信号，经信号转换电路处理后控制功率开关电路，按照一定的逻辑关系切换绕组电流）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。

位置传感器是磁敏感的、光电和电磁三种类型。具有磁敏位置传感器的无刷DC电机的磁敏装置（例如霍尔元件、磁敏二极管、磁敏诂极管、磁敏电阻器或专用集成电路等）安装在定子组件上，用于检测永磁体、转子旋转时产生的磁场变化。

带光电位置传感器的无刷DC电机在定子总成的一定位置装有光电传感装置，在转子上装有遮光板，光源为发光二极管或小灯泡。当转子转动时，定子上的光敏元件由于遮光板的作用，会间歇地产生一定频率的脉冲信号。

带电磁位置传感器的无刷DC电机在定子组件上装有电磁传感器组件（例如耦合变压器、接近开关、LC谐振电路等）当永磁转子的位置发生变化时，电磁效应会使电磁传感器产生高频调制信号（其振幅随转子位置而变化）

DC汽车公司反应迅速、较大的起动转矩、

电机可以提供从零速到额定转速的额定转矩，但DC电机的优点是它的缺点，因为电枢磁场和转子磁场必须保持90度才能在额定负载下产生恒转矩的性能，这要靠碳刷和换向器。电机转动时，碳刷和换向器会产生火花、因此，除了损坏组件之外，碳粉的使用也受到限制。交流电机没有碳刷和换向器，所以免维护、坚固、应用广泛，但必须通过复杂的控制技术才能达到与DC电机相当的性能。如今，随着半导体的快速发展，功率器件的开关频率快了很多，提高了驱动电机的性能。微处理器的速度越来越快，可以在一个旋转的两轴正交坐标系中实现对交流电机的控制，并适当控制交流电机在两轴中的电流分量，从而达到类似DC电机的控制，具有与DC电机相同的性能。

此外，许多微处理器已经在芯片中实现了控制电机的必要功能，体积也越来越小；像模拟/数字转换器（Analog-to-数字 转换器，ADC）脉冲宽度调制(脉冲 宽 调制器，脉宽调制）等。无刷DC电机是一种电子控制交流电机换向的应用，以获得与DC电机相似的特性，而不缺乏DC电机机制。

无刷DC电机是一种同步电机，也就是说，电机转子的速度受电机定子旋转磁场的速度和转子极数的影响（p）影响：

n=120．f / p。当转子极数固定时，可以通过改变定子旋转磁场的频率来改变转子的转速。无刷DC电机是给同步电机增加电子控制(驱动器），控制定子旋转磁场的频率，并将电机转子的转速反馈到控制中心进行反复校正，以达到接近DC电机特性的方式。也就是说，当负载在额定负载范围内变化时，DC无刷电机仍能控制电机转子保持一定的速度。

DC无刷驱动器包括电源部分和控制部分、电源部分为电机提供三相电源，控制部分根据需要转换输入电源频率。

电源部分可以直接输入直流电（一般为24v）或以交流电输入（110v/220 v）如果输入是交流电，你得先经过转换器（变频器）转成直流。无论是DC输入还是交流输入，DC电压在传递到电机线圈之前必须从逆变器传递（逆变器）转换成三相电压驱动电机。换流器（逆变器）通常由六个功率晶体管组成(q1～q6）分为上臂（q1、q3、q5)下臂（q2、q4、q6）将电机作为开关连接，以控制流经电机的线圈。控制部分提供pwm（脉冲宽度调制）确定功率晶体管和转换器的开关频率（逆变器）换相的时机。一般情况下，DC无刷电机希望用于速度控制，当负载变化时，可以将速度稳定在设定值，而不会改变太多因此，可以感应磁场的霍尔传感器安装在电机内部（Hall-sensor），作为速度的闭环控制，也作为相序控制的基础。但这只是作为速度控制，不作为定位控制。

为了使电机转动，控制部必须跟随霍尔-然后，由传感器感测的电机转子的位置根据定子绕组打开（或关闭）换流器(逆变器）功率晶体管的顺序使电流依次流过电机线圈，产生正向（或逆向）旋转磁场与转子的磁铁相互作用，使电机可以顺时针旋转/逆时转动。当电机转子旋转到霍尔时-当传感器感应到另一组信号的位置时，控制部分开启下一组功率晶体管，使循环电机继续同向旋转，直到控制部分决定停止电机转子，然后关闭功率晶体管（或者只打开下臂功率晶体管）如果电机转子反转，功率晶体管的导通顺序也会反转。

固定磁场无刷电机

一般的无刷DC电机本质上是一个伺服电机，由同步电机和驱动器组成这是一个变频电机。变压调速无刷DC电机是一种真正的无刷DC电机，由定子和转子组成，定子采用铁芯和线圈组成“顺-逆-顺-逆…缠绕，从而产生n-固定磁场的S组，转子由一个圆柱形磁铁组成（中间带轴）或者由电磁铁和滑环组成，这种无刷DC电机可以产生转矩，但它可以 控制不了方向不管怎么说，这个电机是一个很有意义的发明。当用作DC发电机时，本发明可以产生连续幅值的DC电流，从而避免使用滤波电容，转子可以是永磁体、有刷励磁或无刷励磁。用作大型电机时，电机会产生自感，需要采用保护装置。

一、交流异步电动机

交流异步电动机是一种运行在交流电压之前的电动机，广泛应用于电风扇、电冰箱、洗衣机、空调器、电吹风、吸尘器、油烟机、洗碗机、电动缝纫机、食品加工机各种电动工具等家用电器、小型机电设备中。

交流异步电动机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、交流DC两用电机和推斥电机。

电机的转速（转子转速）小于旋转磁场的转速，所以称为异步电动机。基本上和感应电机一样。s=(ns-n)ns。s为转差率，

Ns是磁场速度，n是转子速度。

基本原理

1、当三相异步电动机接入三相交流电源时，三相定子绕组中流过三相对称电流产生的三相磁动势（定子旋转磁动势）并产生旋转磁场。

2、旋转磁场与转子导体有相对切割运动根据电磁感应原理，转子导体产生感应电动势和感应电流。

3、根据电磁力定律，载流转子导体在磁场中受到电磁力的作用，形成电磁转矩，驱动转子旋转当电机轴承受机械负载时，向外界输出机械能。

异步电动机是交流电动机的一种，其带负载时的转速与所连接电网的频率之比不是常数。它也随着负载的大小而变化。负载扭矩越大，转子速度越低。异步电机包括感应电机、双馈异步电动机和交流换向器电动机。感应电机的应用最为广泛，一般可以称之为异步电机，不会引起误解或混淆。

普通异步电动机的定子绕组接入交流电网，转子绕组不需要接入其他电源。因此，它具有结构简单制造、本实用新型具有使用维护方便运行可靠质量小成本低等优点。异步电动机运行效率高，工作特性好，从空载到满载恒速运行，可以满足大多数工农业生产机械的传动要求。异步电机还方便生成各种保护类型，满足不同环境条件的需要。异步电动机运行时，必须从电网中吸收无功励磁功率，使电网的功率因数恶化。因此，为了驱动球磨机、压缩机等大功率、同步电机常用于低速机械设备。由于异步电动机的转速与其旋转磁场速度有一定的转差关系，所以调速性能较差（交流换向器电机除外）对于要求宽而平滑的调速范围的运输机械、轧机、大型机床、印染和造纸机械中，DC电机更经济、方便。但随着大功率电子器件和交流调速系统的发展，适用于宽调速的异步电动机的调速性能和经济性已可与DC电动机相媲美。

二、单相异步电动机

单相异步电动机由定子组成、

转子、轴承、机壳、端盖等构成。

定子由框架和带绕组的铁芯组成。铁芯由硅钢片冲压叠压而成，两组相隔90°电角度的主绕组嵌在凹槽内（也称运行绕组）和辅绕组（也叫起动绕组，形成二次绕组）主绕组与交流电源相连，辅助绕组与离心开关或起动电容器串联、运行电容器等，然后连接电源。

转子为笼式铸铝转子，由铁芯叠放，在铁芯的槽内浇铸铝，并一起浇铸端环而成，使转子线棒短路成鼠笼状。

单相异步电动机分为单相电阻起动异步电动机和单相电容起动异步电动机、单相电容运转异步电动机和单相双值电容异步电动机。

三、三相异步电动机

三相异步电动机的结构与单相异步电动机相似，三相绕组嵌在定子铁芯槽中（有单层链式、单层同心结构和单层交叉结构）定子绕组接入三相交流电源后，绕组电流产生的旋转磁场在转子导体中产生感应电流，转子在感应电流和气隙旋转磁场的共同作用下产生电磁柜旋转（即异步转柜），使电动机旋转。

四、罩极式电动机

罩极电机是单向交流电机中最简单的一种，

通常使用笼形斜槽铸铝转子。根据定子结构的不同，可分为凸极隐极隐极电机。

凸极隐极电机的定子铁芯是方形的、具有突出磁极的矩形或圆形磁场框架，每个磁极有一个或多个辅助短路铜环，即屏蔽绕组。凸极上的集中绕组用作主绕组。

隐极包极电机的定子铁芯与普通单相电机的定子铁芯相同定子绕组采用分布绕组，主绕组分布在定子槽内包覆磁极绕组用较粗的漆包线缠绕成分布式绕组，而不是短路铜环（串联后自行短路）嵌装在定子槽中（约为总槽数的2/3），扮演辅助组的角色。主绕组和屏蔽绕组在空间上成一定角度。

当罩极电机的主绕组通电时，罩极绕组也会产生感应电流，使定子磁极的被罩部分和未被罩部分的磁通向被罩部分旋转。

五、单相串励电动机

单相串励电动机的定子由凸极铁心和励磁绕组组成，转子由隐极铁心组成、电枢绕组、换向器和轴等。通过电刷和换向器在励磁绕组和电枢绕组之间形成串联电路。

单相串励电动机属于交流、DC两用电机，可在交流电源和DC电源下工作。

同步电机和感应电机一样，是一种常见的交流电机。特点是：在稳态运行中，转子速度和电网频率之间存在恒定关系，n=ns=60f/p，ns成为同步速度。如果电网的频率是恒定的，则同步电动机的转速在稳态时是恒定的，而与负载的大小无关。

工作原理

主磁场的建立：DC励磁电流被施加到励磁绕组以建立交变极性励磁磁场，即建立主磁场。

载流导体：三相对称电枢绕组作为功率绕组，成为感应电势或感应电流的载体。

切割运动：原动机拖动转子旋转（向电机输入机械能）极性交替的励磁磁场随轴旋转，依次切割定子绕组（等效于绕组的导体反向切割励磁磁场）

交变电势的产生：由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动，电枢绕组中会感应出三相  对称的交变电势，其大小和方向周期性变化。通过引出线，可以提供交流电源。

交变性与对称性：因为旋转磁场的极性是交变的，所以感应电势的极性也是交变的；由于电枢绕组的对称性，保证了感应电势的三相对称性。

一、交流同步电动机

交流同步电机是一种恒速驱动电机，其转子转速与工频保持恒定的比例关系，因此广泛应用于电子仪器中、现代办公设备、纺织机械等。

二、永磁同步电动机

永磁同步电机属于异步起动永磁同步电机，其磁场系统由一块或多块永磁体组成通常在铸铝或铜条焊接而成的笼型转子中，嵌有永磁体的磁极是按所需极数安装的。定子结构类似于异步电机。

当定子绕组接通电源后，电机根据异步电机原理开始转动，转子永磁磁场和定子磁场产生的同步电磁转矩加速到同步转速（转子永久磁场产生的电磁转矩与定子磁场产生的磁阻转矩相结合）拉动转子同步，电机进入同步运行。

磁阻同步电机 磁阻同步电机又称反应式同步电机，是利用转子的不等磁阻产生磁阻转矩的同步电机 s横轴和直轴其定子结构与异步电机相似，但转子结构不同。

三、磁阻同步电动机

同样的笼型异步电机也发展起来了为了使电机产生异步起动转矩，转子上还装有笼式铸铝绕组。转子设置有对应于定子极数的反作用槽（只使用凸极部分，没有励磁绕组和永磁体）用于产生磁阻同步转矩。根据转子上反应罐的结构不同，可分为内反应转子、外反作用转子和内外反作用转子，其中，外反作用转子的反作用槽打开转子的外圆，使得直轴和正交轴之间的气隙不相等。内电抗转子有凹槽，阻挡了横轴方向的磁通，增加了磁阻。内外反作用转子综合了上述两种转子的结构特点，直轴和交轴有较大的区别，使电机具有较大的力能。磁阻同步电机也分为单相电容运行、单相电容起动式、单相双值电容和其他类型。

四、磁滞同步电动机

磁滞同步电机是利用磁滞材料产生磁滞转矩来工作的同步电机。它分为内部转子磁滞同步电机、外转子磁滞同步电机和单相包极磁滞同步电机。

内转子磁滞同步电机的转子结构为隐极，外形为光滑圆柱体转子上没有绕组，但在铁芯的外圆有一个由磁滞材料制成的环形有效层。

减速电机是指减速器和电机（马达）的集成体。这种集成体通常也可称为齿轮马达或齿轮马达。通常由专业的减速机厂家集成组装后成套供货。减速电机广泛应用于钢铁行业、机械行业等。使用减速电机的优点是简化设计、节省空间。

1、减速电机按照国际技术要求制造，科技含量高。

2、节省空间，可靠耐用，过载容忍度高，功率可达95KW以上。

3、能耗低，性能优越，减速器的效率高达95%以上。

4、振动小，噪音低，高节能，选用优质钢材，刚性铸铁箱体，齿轮表面经过高频热处理。

5、经过精密加工，保证了定位精度这些都构成了齿轮传动总成的齿轮减速电机，配以各种电机，形成机电一体化，完全保证了产品质量特性。

6、产品是系列化的、模块化设计思想具有广泛的适应性，该系列产品有大量的电机组合、安装位置和结构方案，可以根据实际需要选择任意转速和各种结构形式。

减速电机分类：

1、大功率齿轮减速电机

2、同轴螺旋齿轮减速电机

3、平行轴螺旋齿轮减速电机

4、螺旋锥齿轮减速电机

5、YCJ系列齿轮减速电机

减速电机广泛应用于冶金行业、矿山、起重、运输、水泥、建筑、化工、纺织、印染、制药等各种通用机械设备的减速传动机构。

变频技术其实就是利用电机控制的原理，通过所谓的变频器来控制电机。用于这种控制的电机称为变频电机。

常见的变频电机包括：三相异步电机、直流无刷电机、交流无刷电机和开关磁阻电机等。

变频电机的控制原理

通常变频电机的控制策略如下：基本速度下的恒转矩控制、高于基本速度的恒功率控制、超高速范围内的弱磁控制。

基速：因为电机在运转时会产生反电动势，而反电动势的大小通常与转速成正比。所以，当电机运行到一定转速时，由于反电动势与施加的电压相同，此时的转速称为基础转速。

恒转矩控制：电机在基本速度下执行恒定扭矩控制。此时，电机的反电动势e与电机的转速成正比。而且电机的输出功率与电机的扭矩和转速的乘积成正比，所以此时电机功率与转速成正比。

恒功率控制：当电机超过基本转速时，通过调节电机的励磁电流，使电机的反电动势基本保持恒定，从而提高电机的转速。此时，电机的输出功率基本保持不变，但电机转矩与转速成反比下降。

弱磁控制：当电机转速超过一定值时，励磁电流已经相当小，几乎无法调节此时，进入弱磁控制阶段。

电动机的调速和控制是工农业中各种机械和办公、人类电气设备的基础技术之一的生计。随着电力电子技术、微电子技术的惊人发展“专用变频感应电机变频器”交流调速方式以其优异的性能和经济性，取代了传统的调速方式，引发了调速领域的一场更新变革。它给各行各业带来的福音是：大大提高机械自动化程度和生产效率、节约能源、提高产品合格率和产品质量、供电系统的容量相应提高、设备小型化、为了增加舒适性，它正在以极快的速度取代传统的机械调速和DC调速方案。

由于变频电源的特殊性和系统的高速或低速运行、速度动态响应等要求，作为电机的主要动力，对电机在电磁方面提出了严格的要求、结构、绝缘各方面的新课题。

变频电机的应用

变频调速已成为主流调速方案，可广泛应用于各行各业。

特别是随着变频器在工业控制领域的应用越来越多，变频电机的使用也越来越多可以说，由于变频电机相对于普通电机的优势，凡是使用变频器的地方，都不难看到变频电机的身影。

机床上传统的“旋转电机   滚珠丝杠”由于自身结构的限制，进给传动方式在进给速度上受到限制、加速度、快速定位精度的提高难以取得突破，已经不能满足超高速切削的需要、超精密加工对机床进给系统的伺服性能提出了更高的要求。直线电机直接将电能转化为直线运动机械能，不需要任何中间转换机构的传动装置。具有起动推力大、传动刚度高、动态响应快、定位精度高、冲程长度不受限制等等。在机床进给系统中，直线电机直接驱动与原来的旋转电机驱动的最大区别是取消了电机对工作台的驱动（拖板）在机械传动环节之间，机床进给传动链的长度缩短为零，所以这种传动方式也叫“零传动”正是由于这种“零传动”模式，带来了原旋转电机驱动模式所不能及的性能指标和优点无法实现。

1、高速响应

因为系统中直接取消了一些响应时间常数大的机械传动部件（如丝杠等）整个闭环控制系统的动态响应性能大大提高，响应极其灵敏快速。

2、精度

直线驱动系统消除了丝杠等机械机构带来的传动间隙和误差，减少了插补时传动系统滞后带来的跟踪误差。通过直线位置检测的反馈控制，可以大大提高机床的定位精度。

3、动刚度高由于“直接驱动”，避免了启动、由于在变速和换向期间中间传动链的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙引起的运动滞后也提高了其传动刚度。

4、速度快、加减速过程短

因为直线电机最早主要用在磁悬浮列车上（时速可达500公里/h）因此，用于机床进给驱动时，应满足超高速切削的最大进给速度（要求60 ~ 100米/Min 或更高版本）当然，没有问题。也由于上述“零传动”系统的高速响应性大大缩短了加减速过程。从而实现启动时的瞬间高速和高速运行时的瞬间准停止。可以获得更高的加速度，一般达到2 ~ 10g(g=9.8m/s2）而滚珠丝杠传动的最大加速度一般只有0.1～0.5g。

5、冲程长度不受限制通过在导轨上串联一个直线电机，可以无限延长行程长度。

6、运动动安静、噪音低。因为传动螺杆等部件的机械摩擦被取消，而导轨可以采用滚动导轨或磁垫悬浮导轨（无机械接触）动起来噪音会大大降低。

7、效率高。由于没有中间传动环节，消除了机械摩擦带来的能量损失，传动效率大大提高。

一、三相异步电动机的结构由定子和定子组成、转子和其他附件。

一）定子（静止部分）

1、定子铁心

作用：定子绕组所在的电机磁路的一部分。

构造：定子铁芯一般由0.35~0.冲压出5 mm厚的表面带有绝缘层的硅钢片、它由堆叠而成，在铁芯的内圆冲出均匀分布的槽，用于嵌入定子绕组。

定子铁芯凹槽类型如下：

半闭口型槽：电机的效率和功率因数较高，但嵌线和绝缘绕组比较困难。一般用于小型低压电机。半开口型槽：可嵌入成型绕组中，一般用于大型、中型低压电机。所谓异形绕组，也就是绕组，可以事先绝缘处理后放入槽内。

开口型槽：用于嵌入成型绕组，绝缘方式方便，主要用于高压电机。

2、定子绕组

作用：是电机的电路部分，通入三相交流电，产生旋转磁场。

构造：由空间上相隔120度的三个电角度组成、该组由结构相同的绕组连接，这些绕组的每个线圈按照一定的规则嵌在定子的每个槽中。

定子绕组的主要绝缘项目如下：确保绕组的导电部分与铁芯之间以及绕组本身之间的可靠绝缘）

1）对地绝缘：定子绕组和定子铁芯之间的整体绝缘。

2）相间绝缘：每相定子绕组之间的绝缘。

3）匝间绝缘：每相定子绕组匝间绝缘。

电机接线盒中的接线：

电机接线盒内有一个接线板，三相绕组的六个端子排成两排，从左到右排列在上排的三个接线堆的数量规定为1（U1）2（V1）3（W1）下排从左到右的三个接线堆的数量是6（W2）4（U2）5（V2），.将三相绕组连接成星形连接或三角形连接。所有制造和维护都应根据该序列号进行安排。

3、机座

作用：固定定子铁芯和前后端盖，以支撑和保护转子、散热等作用。

构造：机座一般是铸铁的，大型异步电机的机座一般是钢板焊接的，微电机的机座是铸铝的。封闭式电机的框架外有散热筋，增加散热面积，保护电机的框架两端端盖有通风孔，使电机内外空气直接对流，有利于散热。

二）转子（旋转部分）

1、三相异步电动机的转子铁芯：

作用：作为电机磁路的一部分，转子绕组放置在铁芯槽孔中。

构造：所用材料与定子相同，材质为0.冲压出5毫米厚的硅钢片、它由堆叠而成，在硅钢片的外圆上冲有均匀分布的孔，用于安装转子绕组。通常用硅钢片的后内圆冲定子铁芯来冲转子铁芯。一般小型异步电机的转子铁芯直接压在转轴上，体积较大、中型异步电动机（转子的直径在300~400毫米以上）转子铁芯借助转子支架压在转轴上。

2、三相异步电动机的转子绕组

作用：切割定子的旋转磁场产生感应电动势和电流，形成电磁转矩使电机旋转。

构造：分为鼠笼式转子和绕线式转子。

1）鼠笼式转子：转子绕组由插入转子槽的多个导杆和两个圆形端环组成。如果去掉转子铁芯，整个绕组看起来就像一个鼠笼，所以叫笼型绕组。小型笼型电机采用铸铝转子绕组，100KW以上的电机采用铜排和铜端环焊接。

2）绕线式转子：绕线式转子绕组类似于定子绕组，也是对称的三相绕组，一般呈星形连接三个出线端子接在转轴的三个集电环上，然后通过电刷接在外电路上。

特点：结构复杂，所以绕线式电机不如鼠笼式电机应用广泛。但在转子绕组电路中通过滑环和电刷串联附加电阻和其他元件来改善异步电动机的起动、制动性能和调速性能，所以要求在一定范围内平滑调速，比如起重机、电梯、空气压缩机等。

三）三相异步电动机的其他附件

1、端盖：支撑作用。

2、轴承：连接旋转部分和固定部分。

3、轴承端盖：保护轴承。

4、风扇：冷却电动机。

二、DC电机采用八角形全叠片结构，不仅空间利用率高，而且采用静止整流器供电时，能承受脉动电流和负载电流的快速变化。一般来说，DC电机不配备串激绕组，串激绕组适用于需要正负励磁的电机、在反3356电机旋转自动控制技术中。根据用户需要，也可制成串绕绕组。中心高100 ~ 280 mm的电机无补偿绕组，但中心高250 mm、280mm电机可根据具体情况和需要制作补偿绕组，中心高度315 ~ 450 mm的电机有补偿绕组。中心高度500 ~ 710 mm的电机安装尺寸和技术要求符合IEC国际标准，电机机械尺寸公差符合ISO国际标准。

启动前的检查方法：

1、对于新的或长期停用的电动机，在使用前应检查绕组之间和绕组与地之间的绝缘电阻。500V以下的电机通常使用500 V绝缘电阻表；对500-1000伏电机用1000伏绝缘电阻表；对于1000伏以上的电机，使用2500伏绝缘电阻计。每千伏绝缘电阻的工作电压应不低于1mω，并应在电机冷却状态下测量。

2、检查电机外观有无裂纹，所有紧固螺钉和零件是否齐全，电机固定是否完好。

3、检查电机传动机构是否工作可靠。

4、显示铭牌上显示的数据，如电压、功率、频率、联结、转速等与电源、负载比较是否一致。

5、检查电机通风和轴承润滑是否正常。

6、拉动电机轴，检查转子能否自由转动，转动时有无噪音。

7、检查电机的电刷组件，电刷升降机构是否灵活，电刷升降手柄的位置是否正确。

8、检查电机接地装置是否可靠。

1、伺服电动机

伺服电机广泛应用于各种控制系统中，它可以将输入的电压信号转换成电机轴上的机械输出，拖动被控元件，从而达到控制的目的。

伺服电机可分为DC和交流最早的伺服电机是通用DC电机在控制精度较低的情况下，一般采用DC电机作为伺服电机。从结构上讲，DC伺服电机属于小功率DC电机，其励磁多采用电枢和磁场控制，但通常采用电枢控制。

2、步进电动机

步进电机主要用于数控机床制造领域，因为步进电机不需要a/d转换可以直接将数字脉冲信号转换成角位移，因此一直被认为是数控机床最理想的执行元件。

除了在数控机床中的应用，步进电机还可以用在其他机器中，如自动送料机中的电机通用软盘驱动器中的电机打印机和绘图仪等。

3、力矩电动机

力矩电机具有转速低扭矩大的特点。纺织行业中通常使用交流力矩电机，其工作原理和结构与单相异步电机相同。

4、开关磁阻电动机

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

5、无刷直流电动机

无刷DC电机具有良好的机械特性和调节特性的线性度，调速范围宽，使用寿命长，维护方便，噪音低，并且没有电刷带来的一系列问题，因此这类电机在控制系统中有很大的应用。

6、直流电动机

DC电机具有良好的调速性能、起动容易、可以在重负载下启动，所以DC电机的应用还是很广泛的，尤其是可控硅DC电源出现以后。

7、异步电动机

该异步电机具有结构简单制造、本实用新型具有使用维护方便运行可靠质量小成本低等优点。异步电动机广泛用于驱动机床、水泵、鼓风机、压缩机、起重卷扬设备、矿山机械、轻工机械、农副产品加工机械，和大部分工农业生产机械，以及家用电器和医疗器械。

它广泛应用于家用电器，如电风扇、电冰箱、空调、吸尘器等。

8、同步电动机

同步电机主要用于大型机械，如鼓风机、水泵、球磨机、压缩机、轧钢机以及小型、微型仪器设备或作为控制元件。其中，三相同步电机是其主体。此外，它还可以用作调制器，向电网传输感性或容性无功功率。

专业汽车维修中心的汽车维修流程：清洗定转子-更换碳刷或其他零件-真空F级压力浸漆-烘干-校动平衡。

1、使用环境要经常保持干燥，电机表面要保持清洁，进风口不能受灰尘影响、纤维等阻碍。

2、当电动机的热保护连续运行时，必须查明故障是来自电动机还是过载或保护装置的整定值过低，待故障消除后才能投入运行。

3、电机在运行过程中应充分润滑。一般电机运行5000小时左右，就要补充或更换润滑脂运转中发现轴承过热或润滑不良时，液压应及时更换润滑脂。更换润滑脂时，应清除旧润滑油，用汽油清洗轴承油箱和轴承盖，然后ZL-3锂润滑脂填充轴承内圈和外圈之间的空腔/2（对2极）及2/3（对4、6、8极）

4、当轴承寿命结束时，电机的振动和噪声会明显增大当轴承的径向间隙达到下列值时，应更换轴承。

5、拆卸电机时，可从轴的伸出端或非伸出端取出转子。如果不需要拆下风扇，从非轴向延伸端取出转子更方便从定子中取出转子时，应防止损坏定子绕组或绝缘。

6、更换绕组时，必须记下原绕组的形状尺寸匝数和线规当这些数据丢失时，你应该向制造厂索取，随意改变原设计绕组，往往会使电机的一项或多项性能恶化，甚至使其无法使用。

电机保护器的作用是对电机进行全面保护，当电机过载时，、缺相、堵转、短路、过压、欠压、漏电、三相不平衡、过热、轴承磨损、定子和转子偏心时的报警或保护装置。

电机保护常识

1、马达比过去更容易烧坏：由于绝缘技术的不断发展，

在电机的设计上，要求增加输出，减小体积，使得新电机的热容量越来越小，过载能力越来越弱；由于生产自动化程度的提高，要求电机经常运行，经常启动、制动、正反转变负载等方式对电机保护装置提出了更高的要求。此外，电机的应用范围更广，经常在极端恶劣的环境下工作，如潮湿、高温、多尘、腐蚀等场合。这些都使得电机更容易损坏，尤其是过载、短路、缺相、扫膛等故障发生频率最高。

2、传统保护装置的保护效果不理想：传统的电动机保护装置主要是热继电器，但热继电器的灵敏度较低、误差大、稳定性差，保护不可靠。事实也是如此虽然很多设备都配有热继电器，但是电机损坏影响正常生产的现象仍然普遍存在。

3、电机保护的发展现状：电机保护器从机械式发展到电子式智能化，可以直接显示电机的电流、电压、温度等参数，高灵敏度，高可靠性，多功能，调试方便，保护动作后故障类型一目了然，不仅减少了电机的损坏，也大大方便了故障判断，有利于生产现场的故障处理，缩短了恢复时间。此外，利用电机气隙磁场检测电机偏心的技术，使得在线监测电机磨损状态成为可能，通过曲线显示电机偏心度的变化趋势，可以及早发现轴承磨损和内圈、不圆等故障应及早发现和处理，避免扫膛事故。

3．保护器的选择原则：合理选择电机保护装置，既能充分发挥电机的过载能力，又能避免损坏，从而提高电气传动系统的可靠性和生产的连续性。具体功能选择要综合考虑电机本身的价值、负载类型、使用环境、电机主要设备的重要性、电机停运是否对生产系统造成严重影响等因素，力求经济合理。

4、理想的电机保护器：理想的电机保护器不是功能最全，也不是所谓的最先进，而是要满足现场的实际需要，达到经济性和可靠性的统一，具有较高的性价比。根据现场实际情况，合理选择保护器的类型、功能，同时考虑保护器的安装、调整、使用起来简单方便，选择优质的保护套更重要。

保护器的选型

选型基本原则：

市场上的电机保护产品没有统一的标准，型号规格五花八门。为了满足用户的不同需求，厂商衍生出许多系列的产品，给广大用户带来了诸多不便；用户在选型时应充分考虑电动机保护的实际需要，合理选择保护功能和保护方式，以达到良好的保护效果，提高设备运行的可靠性，减少非计划停机，减少事故损失。

选型的基本方法：

1、与选型相关的条件

1）电机参数：先了解电机的规格型号、功能特性、防护型式、额定电压、额定电流、额定功率、电源频率、绝缘等级等。这些内容基本可以为用户正确选择保护器提供参考。

2）环境条件：主要指常温、高温、高寒、腐蚀度、震动度、风沙、海拔、电磁污染等。

3）电机用途：主要指拖动机械设备所需的特性，比如风机、水泵、空压机、车床、油田抽油机等不同载荷的机械特性。

4）控制方式：控制模式有手动、自动、就地控制、远程控制、单机独立运行、生产线的集中控制等。启动方式有直接、降压、星角、频敏变阻器、变频器、软起动等。

5）其他方面：用户 s对现场生产的监控和管理，非正常停工对生产影响的严重程度等。

与选择保护器相关的因素有很多，比如安装位置、电源情况、配电系统情况等；还要考虑是保护新买的电机，还是升级电机保护，或者提高事故电机保护；还要考虑电机保护方式改变的难度和对生产的影响程度；需要根据现场实际工况综合考虑保护器的选择和调整。

2、电机保护器的常见类型

1）热继电器：普通小容量交流电机工作状况良好，不存在频繁启动等不良工况；因为精度差，可靠性不可靠，所以不推荐。

2）电子型：检测三相电流值，通过电位器或拉码开关设定电流值电路一般采用模拟式，采用反时限或定时限的工作特性。保护功能包括过载、缺相、堵转等，故障类型由指示灯显示，运行功率由数码管显示。

3）智能型：检测三相电流值，保护器采用单片机实现电动机的智能综合保护和综合保护、测量、通讯、显示为一体。设定电流是数字设定的，由操作面板上的按钮操作用户可以根据电机的具体情况，现场修改和设置各种参数；使用数码管作为显示窗口，或使用大屏幕液晶显示，可以支持多种通信协议，如ModBUS、ProfiBUS等，价格比较高，用在比较重要的场合；高压电机保护采用智能保护装置。

4）热保护型：电机内置热敏元件，根据电机绕组的温度进行保护，保护效果好；但当电机容量较大时，需要配合电流监测型使用，以避免电机堵转时温度急剧上升时，测温元件的磁滞现象造成电机绕组损坏。

5）磁场温度检测型：电机内置磁场检测线圈和测温元件，根据电机内部旋转磁场和温度的变化进行保护它的主要功能包括过载、堵转、缺相、过热保护和磨损监测具有完善的保护功能，但缺点是需要在电机内部安装磁场检测线圈和温度传感器。

3、保护器类型的选择

1）对工作条件要求不高、操作控制简单，停工对生产影响小可以选择普通保护器由于结构简单，布线现场安装、更换方便，操作简单，性价比高。

2）对于工作条件恶劣可靠性要求高的电机，尤其是涉及自动化生产线的电机，应选用中高档电机、多功能智能保护器。

3）对于防爆电机来说，轴承磨损造成的偏心可能导致防爆间隙处的高温摩擦，可能造成爆炸危险，因此应选择磨损状态监测功能。对于大容量高压潜水泵等特殊设备，由于检查维护难度大，也应选择磨损状态监测功能，同时监测轴承温度，避免因扫孔事故造成重大经济损失。

4）对于应用在有防爆要求场所的保护器，应根据应用场所的具体要求选择相应的防爆保护器，以免发生安全事故。

在家用电器中，如电风扇、电冰箱、洗衣机、抽油烟机、真空吸尘器等，其工作电源采用单相交流电机。这种电机结构简单，一些常见故障可以在业余时间修复。

电机通电时不启动，电机转速慢且弱，电机外壳带电，电机运转时温升加剧，电机噪音大，机身过热。

工业和信息化部 国家质检总局关于组织实施电机能效提升计划的通知（2013-2015年）的通知

工信部联节[2013]226号各省、自治区、直辖市和计划单列市、新疆生产建设兵团工业和信息化主管部门、质量技术监督局，有关中央企业：为贯彻落实“十二五”节能减排规划与工业节能“十二五”工业和信息化部规划提高电机能效促进电机产业升级、质检总局组织编写了《电机能效提升计划（2013-2015年）》，现印发给你们。相关组织的实施要求如下：

一、抓紧组织制定电机系统节能改造计划

各地区要组织工业企业根据电机能效提升计划淘汰路线图开展自查（参照附件2），指导重点企业制定2013年-2015年电机系统节能改造和淘汰落后计划将支持企业优先选用高效电机替代低效电机，进行电机与拖动设备的匹配改造。年用电量1000万千瓦时及以上的重点企业（各地可根据实际情况扩大重点企业范围）根据要求，填写电机系统节能改造计划表（见附件3），报省工业和信息化厅审核、汇总和存档。请各省级工业和信息化主管部门于9月底前，将电机系统能效提升计划汇总表上报（附件4）上报工业和信息化部。各级工业和信息化主管部门要加强监督检查，对自查不认真、对节能改造方案不明确的企业进行重点检查，指导企业按要求制定三年改造和淘汰落后方案。

二、认真组织电机生产企业实施强制性能效标准

各地区要组织本行政区域内的电机生产企业与《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》国家标准进行比对(GB18613-2012)开展自查，按照2013年底前所有电机产品达标的总体要求，指导企业制定达标计划并加快组织实施。电机生产企业应填写电机生产企业基本情况自查表（见附件5）并上报省工业和信息化厅、质量技术监督主管部门。省级工业和信息化、质量技术监督主管部门应于8月底前汇总电机生产企业 合规计划（附件6）上报工业和信息化部、质检总局。2013年底前，工业和信息化部、国家质检总局将组织开展能效标准和标识执行情况专项检查，对不达标企业将采取公开曝光等处罚措施。

三、编制发动机高效再制造试点方案

上海市、安徽省、陕西省、湖南省、江西省等省市要加快编制电机高效再制造试点工作方案。试点计划应侧重于建立一个标准化的废旧汽车回收系统、培育大型汽车高效再制造示范项目、提高再制造技术水平、加强再制造产品质量控制等重点工作，确定目标任务，制定具体措施，明确支持政策，强化保障措施。请于2013年9月底前将试点工作方案报送工业和信息化部。

四、推荐一批先进适用的电机技术

各级工业和信息化部门要积极推荐高效电机设计、控制和电机系统匹配领域的先进适用技术，并组织地方电机生产企业、节能服务公司等，填写高效电机及电机系统先进适用技术申报表（见附件7），由省级工业和信息化主管部门对申请材料进行初步审查并出具审查意见，8月20日前，将相关材料上报工业和信息化部。工业和信息化部将筛选编制提高电机能效先进技术目录，加强组织，加快关键共性技术的推广应用。

五、加强宣传培训

所有地区都应充分利用互联网、广播、电视等渠道，加强宣传报道，迅速把国家提高电机能效的政策、向重点用电企业宣传这些措施、电机生产企业及相关机构。省级工业和信息化主管部门要制定本地培训计划，组织市县工业和信息化主管部门、节能监察机构、对重点企业负责人和技术人员进行培训，2015年底前完成年用电量1000万千瓦时以上重点用电企业的业务培训。为了做好这项工作，工信部将建立专家组，编写教材，组织各省级工业和信息化主管部门进行检查、节能监察机构和部分重点企业开展培训，支持和指导地方培训工作。