電機，也稱(chēng)電動(dòng)機（俗稱(chēng)馬達），是指依據電磁感應定律實(shí)現電能的轉換或傳遞的一種電磁裝置。其主要作用是產(chǎn)生驅動(dòng)扭矩，作為電器或各種機器的動(dòng)力源。電動(dòng)機廣泛應用的動(dòng)力來(lái)自DC汽車(chē)的出現。1870年，比利時(shí)工程師格拉姆發(fā)明了這種實(shí)用的機器并大量制造，隨后不斷提高電動(dòng)機的效率。另一個(gè)電機研究單位德國西門(mén)子公司也在努力研究。幾乎在格拉姆成功的同時(shí)，西門(mén)子推出了電力機車(chē)，在柏林工業(yè)展上贏(yíng)得了不少掌聲。

交流電機的發(fā)明是由美國發(fā)明家特斯拉完成的。最早的交流電機是根據電磁感應原理設計的。它的結構比DC汽車(chē)簡(jiǎn)單，也比只能在有軌電車(chē)上使用的DC汽車(chē)應用更廣泛。它的發(fā)明使電機真正進(jìn)入家用電器領(lǐng)域。交流電動(dòng)機問(wèn)世之后，同步電動(dòng)機、串激電動(dòng)機、交流換向器電動(dòng)機等也逐步被人們發(fā)明出來(lái)，并投入實(shí)際生產(chǎn)，為人們的生活提供更多的便利。電動(dòng)機的發(fā)明和應用對人類(lèi)意義重大，可以說(shuō)給人類(lèi)生活帶來(lái)了翻天覆地的變化。

一、電動(dòng)機的分類(lèi)

1.1 電動(dòng)機的分類(lèi)

電動(dòng)機按工作電源類(lèi)型劃分：可分為DC電動(dòng)機和交流電動(dòng)機。

根據結構和工作原理，DC電機可分為無(wú)刷DC電機和有刷DC電機。

有刷DC電機可分為永磁DC電機和電磁DC電機。

電磁電機分為串勵DC電機、并勵DC電機、他勵DC電機和復合勵磁DC電機。

永磁DC電機分為稀土永磁DC電機、鐵氧體永磁DC電機和鋁鎳鈷永磁DC電機。其中，交流電機又可分為同步電機和異步電機。

同步電機可分為永磁同步電機、磁阻同步電機和磁滯同步電機。

異步電動(dòng)機可分為感應電動(dòng)機和交流換向器電動(dòng)機。感應電機可分為：

三相異步電動(dòng)機、單相異步電動(dòng)機和罩極異步電動(dòng)機等。

換向器電機可分為單相串勵電機、交流/DC兩用電機和推斥電機。

二、分類(lèi)電機的特點(diǎn)及應用場(chǎng)合

2.1直流電動(dòng)機

DC電機是一種依靠DC工作電壓運行的電機。廣泛應用于錄音機、錄像機、DVD播放機、電動(dòng)剃須刀、吹風(fēng)機、電子表、玩具等。

2.1.1無(wú)刷直流電動(dòng)機

無(wú)刷DC電機采用半導體開(kāi)關(guān)器件實(shí)現電子換向，即電子開(kāi)關(guān)器件取代了傳統的接觸換向器和電刷。具有可靠性高、無(wú)倒車(chē)火花、機械噪音低的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應用于高檔錄音座椅、錄像機、電子儀器、自動(dòng)化辦公設備中。

無(wú)刷DC電機由永磁轉子、多極繞組定子和位置傳感器組成。位置傳感器根據轉子位置的變化，按照一定的順序對定子繞組的電流進(jìn)行換向(即檢測轉子磁極相對于定子繞組的位置，在確定的位置產(chǎn)生位置傳感器信號，經(jīng)信號轉換電路處理后控制功率開(kāi)關(guān)電路，按照一定的邏輯關(guān)系切換繞組電流)。定子的工作電壓由位置傳感器輸出控制的電子開(kāi)關(guān)電路提供。

有三種類(lèi)型的傳感器：磁傳感器、光電傳感器和電磁傳感器。

帶磁位置傳感器的無(wú)刷DC電機，其磁傳感器器件(如霍爾元件、磁二極管、磁二極管、磁電阻或ASIC等。)安裝在定子組件上，用于檢測永磁體和轉子旋轉時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化。

帶光電位置傳感器的無(wú)刷DC電機在定子總成的一定位置裝有光電傳感器，轉子裝有遮光板，光源為L(cháng)ED或小燈泡。當轉子轉動(dòng)時(shí)，由于遮光板的作用，定子上的光敏元件會(huì )間歇地產(chǎn)生一定頻率的脈沖信號。

帶電磁位置傳感器的無(wú)刷DC電機裝有電磁傳感器元件(如耦合變壓器、接近開(kāi)關(guān)、LC諧振電路等。)在定子組件上。當永磁轉子的位置改變時(shí)，電磁效應將導致電磁傳感器產(chǎn)生高頻調制信號(其幅度變化w

永磁DC電機也是由定子磁極、轉子、電刷、外殼等組成。定子磁極采用鐵氧體、鋁鎳鈷、釹鐵硼等材料制成的永磁體(永磁鋼)。按其結構可分為圓柱型和瓦型。錄像機用的電大部分是圓柱形磁鐵，而電動(dòng)工具和汽車(chē)電器用的電機大部分用的是特殊的塊狀磁鐵。

一般來(lái)說(shuō)，轉子由層壓硅鋼片制成，槽比電磁DC電機的轉子少。錄像機用的小功率電機大多是3槽，高檔一點(diǎn)的是5槽或者7槽。漆包線(xiàn)纏繞在轉子鐵芯的兩個(gè)槽之間(三個(gè)槽有三個(gè)繞組)，漆包線(xiàn)的每個(gè)接頭焊接在換向器的金屬片上。電刷是連接電源和轉子繞組的導電部件，兼具導電性和耐磨性。永磁電機的電刷采用單金屬片或金屬石墨電刷和電化學(xué)石墨電刷。

錄像機中使用的永磁DC電機采用電子穩速電路或離心穩速裝置。

2.1.2永磁式直流電動(dòng)機

電磁DC電機電磁DC電機由定子磁極、轉子(電樞)、換向器(俗稱(chēng)換向器)、電刷、機殼、軸承等組成。

電磁DC電機的定子極(主極)由鐵芯和勵磁繞組組成。根據勵磁方式的不同(舊標準稱(chēng)為勵磁)，可分為串勵DC電機、并勵DC電機、他勵DC電機和復合勵磁DC電機。由于勵磁方式不同，定子磁極的磁通(由定子磁極的勵磁線(xiàn)圈產(chǎn)生)的規律也不同。

DC系列電機的勵磁繞組通過(guò)電刷和換向器與轉子繞組串聯(lián)。勵磁電流與電樞電流成正比，定子磁通隨勵磁電流的增大而增大，轉矩近似與電樞電流的平方成正比，轉速隨轉矩或電流的增大而迅速下降。其起動(dòng)轉矩可達額定轉矩的5倍以上，短時(shí)過(guò)載轉矩可達額定轉矩的4倍以上，變速率大，空載轉速很高(一般不允許空載運行)。調速可以通過(guò)外接電阻與串聯(lián)繞組串聯(lián)(或并聯(lián))實(shí)現，也可以通過(guò)串聯(lián)繞組并聯(lián)實(shí)現。

并勵DC電機的勵磁繞組與轉子繞組并聯(lián)，勵磁電流恒定。起動(dòng)轉矩與電樞電流成正比，起動(dòng)電流約為額定電流的2.5倍。轉速隨電流和轉矩的增加而略有下降，短時(shí)過(guò)載轉矩為額定轉矩的1.5倍。速度變化率較小，在5%到15%之間。可以通過(guò)削弱磁場(chǎng)的恒定功率來(lái)調整速度。

他勵DC電機的勵磁繞組由獨立的勵磁電源供電，勵磁電流恒定，起動(dòng)轉矩與電樞電流成正比。速度變化也是5%~15%。可以通過(guò)削弱磁場(chǎng)的恒定功率來(lái)提高轉速，或者通過(guò)降低轉子繞組的電壓來(lái)降低轉速。

復合DC電機的定子極除并聯(lián)繞組外，還裝有與轉子繞組串聯(lián)的串聯(lián)繞組(匝數較少)。串聯(lián)繞組產(chǎn)生的磁通量的方向與主繞組的方向相同。起動(dòng)轉矩約為額定轉矩的4倍，短時(shí)過(guò)載轉矩約為額定轉矩的3.5倍。速度變化率為25%~30%(與串繞有關(guān))。可以通過(guò)減弱磁場(chǎng)強度來(lái)調節轉速。

2.1.3電磁式直流電動(dòng)機

2.2交流電動(dòng)機

同步電機是一種恒速驅動(dòng)電機，其轉子轉速與工頻保持恒定的比例關(guān)系，廣泛應用于電子儀器、現代辦公設備、紡織機械等。

2.2.1 交流同步電動(dòng)機

永磁同步電機屬于異步起動(dòng)永磁同步電機，其磁場(chǎng)系統由一塊或多塊永磁體組成，通常在鑄鋁或銅條焊接而成的籠型轉子中，按所需極數嵌有永磁磁極。定子的結構類(lèi)似于異步電動(dòng)機。

當定子繞組通電時(shí)，電機開(kāi)始根據

磁阻同步電機磁阻同步電機又稱(chēng)反應式同步電機，是利用交軸和直軸轉子的不相等磁阻產(chǎn)生磁阻轉矩的同步電機。其定子結構與異步電機相似，但轉子結構不同。

2.2.1.1永磁同步電動(dòng)機

同一個(gè)籠型異步電機進(jìn)化而來(lái)。為了使電機產(chǎn)生異步起動(dòng)轉矩，轉子還裝有籠型鑄鋁繞組。轉子上設有與定子極數(只有凸極，沒(méi)有勵磁繞組和永磁體)相對應的反作用槽，產(chǎn)生磁阻同步轉矩。根據轉子上反應槽的結構不同，可分為內反應式轉子、外反應式轉子和內外反應式轉子，其中外反應式轉子的反應槽開(kāi)在轉子的外圓上，使其直軸和交軸方向的氣隙不同。內反作用轉子上有凹槽，阻擋了跨軸磁通，增加了磁阻。內外反作用轉子綜合了上述兩種轉子的結構特點(diǎn)，直軸和交軸的差別較大，使得電機的力和能量更大。磁阻電機又分為單相電容運行型、單相電容起動(dòng)型、單相雙值電容型等。

2.2.1.2磁阻同步電動(dòng)機

磁滯電機是利用磁滯材料產(chǎn)生磁滯轉矩的同步電機。分為內轉子式磁滯同步電機、外轉子式磁滯同步電機和單相包極式磁滯同步電機。

內轉子磁滯同步電機的轉子結構是一個(gè)隱藏的磁極，具有光滑的圓柱形外觀(guān)。轉子上沒(méi)有繞組，但在鐵芯的外圓有一個(gè)由磁滯材料制成的環(huán)形有效層。

定子通電后，產(chǎn)生的旋轉磁場(chǎng)使磁滯轉子產(chǎn)生異步轉矩開(kāi)始旋轉，然后將自己拉入同步運行。電機異步運行時(shí)，定子的旋轉磁場(chǎng)以轉差頻率反復磁化轉子；同步運行時(shí)，轉子上的磁滯材料被磁化，出現永久磁極，從而產(chǎn)生同步轉矩。

2.2.1.3磁滯同步電動(dòng)機

交流異步電動(dòng)機是運行在領(lǐng)先交流電壓下的電動(dòng)機，廣泛應用于電風(fēng)扇、冰箱、洗衣機、空調、吹風(fēng)機、吸塵器、抽油煙機、洗碗機、電動(dòng)縫紉機、食品加工機等家用電器，以及各種電動(dòng)工具和小型機電設備。

電機的速度(轉子速度)小于旋轉磁場(chǎng)的速度，所以稱(chēng)為異步電機。它基本上和感應電機一樣。s=(ns-n)/ns .s是轉差率，ns是磁場(chǎng)速度，n是轉子速度。

2.2.2 交流異步電動(dòng)機

(1)三相異步電動(dòng)機接入三相交流電源時(shí)，三相定子繞組流過(guò)三相對稱(chēng)電流產(chǎn)生的三相磁動(dòng)勢(定子旋轉磁動(dòng)勢)，產(chǎn)生旋轉磁場(chǎng)。

(2)旋轉磁場(chǎng)與轉子導體有相對切割運動(dòng)。根據電磁感應原理，轉子導體產(chǎn)生感應電動(dòng)勢和感應電流。

(3)根據電磁力定律，載流轉子導體在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用，形成電磁轉矩，驅動(dòng)轉子旋轉。當電機軸承受機械負載時(shí)，會(huì )向外輸出機械能。

基本原理：

單相異步電動(dòng)機由定子、轉子、軸承、機殼、端蓋等組成。

它由定子框架和帶繞組的鐵芯組成。鐵芯由硅鋼片沖壓疊壓成槽而成，槽內嵌有兩組相隔90電角度的主繞組(也叫運行繞組)和輔助繞組(也叫起動(dòng)繞組形成輔助繞組)。主繞組接交流電源，輔助繞組串聯(lián)離心開(kāi)關(guān)S或起動(dòng)電容和運行電容，再接電源。

所述轉子為籠式鑄鋁轉子，其特征在于，鐵芯疊壓后用鋁澆鑄在鐵芯的槽內，端環(huán)一起澆鑄，這樣轉子

2.2.2.1 單相異步電動(dòng)機

磁極電機是單向交流電機中最簡(jiǎn)單的一種，通常采用籠型斜槽鑄鋁轉子。根據定子形狀和結構的不同，可分為凸極罩極電機和隱極罩極電機。

凸極罩極電機的定子鐵芯是一個(gè)帶有凸出磁極的方形、矩形或圓形磁場(chǎng)框架，每個(gè)磁極有一個(gè)或多個(gè)短路銅環(huán)，即罩極繞組。凸極上的集中繞組用作主繞組。

隱極包覆電機的定子鐵芯與普通單相電機相同。其定子繞組采用分布繞組，主繞組分布在定子槽內。包覆極繞組不是短路銅環(huán)，而是繞成分布繞組(串聯(lián)后自行短路)，嵌在定子槽內(約占總槽數的2/3)，起輔助組的作用。主繞組和屏蔽繞組在空間上成一定角度。

當罩極電機的主繞組通電時(shí)，罩極繞組也會(huì )產(chǎn)生感應電流，使定子磁極有蓋部分和無(wú)蓋部分的磁通向有蓋部分方向旋轉。