電動機類型及如何選擇電動機（最詳細的介紹）

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一、電機（即馬達）的定義：

電機是指依據電磁感應定律實現電能轉換或傳遞的一種電磁裝置。 電動機也 俗稱馬達） ，在電路中用字母「M」（舊標準用「D」）表示。它的主要作用是產 生驅動轉矩，作為用電器或各種機械的動力源。 發電機在電路中用字母「G」表 示。它的主要作用是利用機械能轉化為電能 。

按工作電源種類劃分：可分為直流電機 交流電機。

1．按工作電源種類劃分：可分為直流電機和交流電機。 直流電動機按工作原理可劃分：無刷直流電動機和有刷直流電動機。

1. 直流電動機按工作原理可劃分：無刷直流電動機和有刷直流電動機。 其中交流電機還可分：單相電機和三相電機
2. 其中交流電機還可分：單相電機和三相電機。 按結構和工作原理劃分：可分為直流電動機、 交流）非同步電動機、
3. 按結構和工作原理劃分：可分為直流電動機、 交流）非同步電動機、 交 （ （ 同步電動機。 流）同步電動機。
4. 控制用電動機又劃分：步進電動機和伺服電動機等。

步進電機是一種把電脈衝信號轉變成直線位移或角位移的元件， 每輸入一個 脈衝，步進電機就前進一步．因此，其直線位移或角位移與脈衝數成正比；線速 度或轉速與脈衝頻率成正比．它廣泛用於數控機床，繪圖機，軋鋼機的自動控制 及自動記錄儀錶中． 步進電動機的種類很多．按運動方式可分為旋轉運動，直線運動和平面運動 等幾種；按工作原理可分反應式，永磁式和永磁感應式幾種． 非同步電動機的轉子轉速總是略低於旋轉磁場的同步轉速。

同步電動機的轉子轉速與負載大小無關而始終保持為同步轉速。

2．無刷直流電動機

2.1 直流無刷電機的優越性 直流電機具有響應快速、較大的起動轉矩、從零轉速至額定轉速具備可提供 額定轉矩的性能，但直流電機的優點也正是它的缺點，因為直流電機要產生額定 負載下恆定轉矩的性能，則電樞磁場與轉子磁場須恆維持 90°，這就要藉由碳 刷及整流子。碳刷及整流子在電機轉動時會產生火花、碳粉因此除了會造成組件 損壞之外，使用場合也受到限制。交流電機沒有碳刷及整流子，免維護、堅固、應用廣，但特性上若要達到相當於直流電機的性能須用複雜控制技術才能達到。

2.2 直流無刷電機的控制結構 直流無刷電機是同步電機的一種， 直流無刷電機即是將同步電機加上電子式控制(驅動器)， 控制定子旋轉磁場 的頻率並將電機轉子的轉速回授至控制中心反覆校正， 以期達到接近直流電機特 性的方式。 也就是說直流無刷電機能夠在額定負載範圍內當負載變化時仍可以控 制電機轉子維持一定的轉速。

二、電機用途

1、伺服電動機

伺服電動機廣泛應用於各種控制系統中，能將輸入的電壓信號轉換為電機軸上的機械輸出量，拖動被控制元件，從而達到控制目的。伺服電動機有直流和交流之分，最早的伺服電動機是一般的直流電動機，在控制精度不高的情況下，才採用一般的直流電機做伺服電動機。目前的直流伺服 電動機從結構上講,就是小功率的直流電動機,其勵磁多採用電樞控制和磁場控制,但通常採用電樞控制。

2、步進電動機

主要應用在數控機床製造領域，由於步進電動機不需要A/D轉換，能夠直接將數字脈衝信號轉化成為角位移，所以一直被認為是最理想的數控機床執行元件。除了在數控機床上的應用，步進電機也可以用在其他的機械上，比如作為自動送料機中的馬達，作為通用的軟盤驅動器的馬達，也可以應用在印表機和繪圖儀中。

3、力矩電動機

力矩電動機具有低轉速和大力矩的特點。 一般在紡織工業中經常使用交流力矩電動機，其工作原理和結構和單相非同步電動機的相同。

4、開關磁阻電動機

開關磁阻電動機是一種新型調速電動機，結構極其簡單且堅固，成本低，調 速性能優異，是傳統控制電動機強有力競爭者，具有強大的市場潛力。

5、無刷直流電動機

無刷直流電動機的機械特性和調節特性的線性度好，調速範圍廣，壽命長， 維護方便雜訊小，不存在因電刷而引起的一系列問題，所以這種電動機在控制系 統中有很大的應用。

6、直流電動機

直流電動機具有調速性能好、起動容易、能夠載重起動等優點，所以目前直 流電動機的應用仍然很廣泛，尤其在可控硅直流電源出現以後。

7、非同步電動機

非同步電動機具有結構簡單， 製造、 使用和維護方便， 運行可靠以及質量較小， 成本較低等優點。 非同步電動機主要廣泛應用於驅動機床、 水泵、 鼓風機、 壓縮機、

起重卷揚設備、礦山機械、輕工機械、農副產品加工機械等大多數工農生產機械 以及家用電器和醫療器械等。 在家用電器中應用比較多，例如電扇、電冰箱、空調、吸塵器等。

8、同步電動機

同步電動機主要用於大型機械，如鼓風機、水泵、球磨機、壓縮機、軋鋼機 以及小型、微型儀器設備或者充當控制元件。其中三相同步電動機是其主體。此 外，還可以當調相機使用，向電網輸送電感性或者電容性無功功率

9、減速電機

減速電機是指減速機和電機(馬達)的集成體。這種集成體通常也可稱為齒輪減速馬達或齒輪電機。

優點：

a、減速電機結合國際技術要求製造,具有很高的科技含量。

b、節省空間,可靠耐用,承受過載能力高,功率可達 95KW 以上。

c、能耗低,性能優越,減速機效率高達 95%以上。

三、選型的基本方法

1. 電機參數：要先了解電機的規格型號、功能特性、防護型式、額定電壓、 額定電流、額定功率、電源頻率、絕緣等級等。這些內容基本能給用戶正確選擇 保護器提供了參考依據。
2. 環境條件：主要指常溫、高溫、高寒、腐蝕度、震動度、風沙、海拔、 電磁污染等。
3. 電機用途：主要指拖動機械設備要求特點，如風機、水泵、空壓機、車 床、油田抽油機等不同負載機械特性。
4. 控制方式：控制模式有手動、自動、就地控制、遠程控制、單機獨立運 行、生產線集中控制等情況。啟動方式有直接、降壓、星角、頻敏變阻器、變頻 器、軟起動等。
5. 其他方面：用戶對現場生產監護管理情況，非正常性的停機對生產影響 的嚴重程度等。

伺服：一詞源於希臘語「奴隸」的意思。

四、各式電機的區別

1、交流電機跟直流電機有什麼區別？

驅動電源的種類不同，交流電機是交流，直流電機是直流。交流電機是定子所形成的旋轉磁場在轉子上感應出電勢後產生的旋轉動力。轉速一般是固定的轉速。小到家用冰箱洗衣機吸塵器，大到機床等等，都使用交流電機。直流電機的定子是一個固定磁場，直流電通過轉子的電刷在其周圍形成變化的磁場，從而在定子內轉動。在工業企業中，由於直流電源相對比較可靠，直流電機一般用於要求能夠可靠運行的備用機械或保安機械； 而由於直流電機隨著輸入電壓的變動轉速也能變動，所以需要經常調速的地方採用直流電機也不少，如，銑床，刨床，電動車、地鐵列車等等。由於交流比較容易獲得，比較容易輸送，所以目前我們所使用的電動機械大 部分都是交流電機驅動的，交流電機應用更廣泛一些。無刷直流電機，定子是旋轉磁場，拖著轉子磁場轉動； 交流同步電機，也是定子旋轉磁場拖著轉子磁場轉動；

2、步進電機和交流伺服電機性能比較

步進電機是一種離散運動的裝置，它和現代數字控制技術有著本質的聯繫。在目前國內的數字控制系統中，步進電機的應用十分廣泛。隨著全數字式交流伺服系統的出現，交流伺服電機也越來越多地應用於數字控制系統中。為了適應數字控制的發展趨勢， 運動控制系統中大多採用步進電機或全數字式交流伺服電機 作為執行電動機。雖然兩者在控制方式上相似（脈衝串和方向信號），但在使用 性能和應用場合上存在著較大的差異。現就二者的使用性能作一比較。

a控制精度不同

兩相混合式步進電機步距角一般為 3.6°、 1.8°， 五相混合式步進電機步距角 一般為 0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步進電機步距角更小。如四通公司生產 的 一 種 用 於慢 走 絲 機 床 的 步 進 電 機 ， 其 步 距 角 為 0.09° ； 德 國 百 格 拉 公 司 （BERGER LAHR） 生產的三相混合式步進電機其步距角可通過撥碼開關設置為 1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了兩相和五相混 合式步進電機的步距角。

交流伺服電機的控制精度由電機軸後端的旋轉編碼器保證。 以松下全數字式交流伺服電機為例，對於帶標準 2500 線編碼器的電機而言，由於驅動器內部采 用了四倍頻技術，其脈衝當量為 360°/10000=0.036°。對於帶 17 位編碼器的電機而 言 ， 驅 動 器 每 接 收 217=131072 個 脈 沖 電 機 轉 一 圈 ， 即其 脈 沖 當 量 為 360°/131072=9.89 秒。是步距角為 1.8°的步進電機的脈衝當量的 1/655。

b低頻特性不同

步進電機在低速時易出現低頻振動現象。振動頻率與負載情況和驅動器性能有關，一般認為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半。這種由步進電機的工作原 理所決定的低頻振動現象對於機器的正常運轉非常不利。 當步進電機工作在低速時，一般應採用阻尼技術來克服低頻振動現象，比如在電機上加阻尼器，或驅動 器上採用細分技術等。交流伺服電機運轉非常平穩，即使在低速時也不會出現振動現象。交流伺服系統具有共振抑制功能，可涵蓋機械的剛性不足，並且系統內部具有頻率解析機 能（FFT） ，可檢測出機械的共振點，便於系統調整。

c矩頻特性不同

步進電機的輸出力矩隨轉速升高而下降，且在較高轉速時會急劇下降，所以 其最高工作轉速一般在 300～600RPM。交流伺服電機為恆力矩輸出，即在其額 定轉速（一般為 2000RPM 或 3000RPM）以內，都能輸出額定轉矩，在額定轉速 以上為恆功率輸出。

e過載能力不同

步進電機一般不具有過載能力。交流伺服電機具有較強的過載能力。以松下交流伺服系統為例，它具有速度過載和轉矩過載能力。其最大轉矩為額定轉矩的三倍，可用於克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩。步進電機因為沒有這種過載 能力，在選型時為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉矩的電機，而機器在正常工作期間又不需要那麼大的轉矩，便出現了力矩浪費的現象。

f運行性能不同

步進電機的控制為開環控制，啟動頻率過高或負載過大易出現丟步或堵轉的現 象，停止時轉速過高易出現過沖的現象，所以為保證其控制精度，應處理好升、降速問題。交流伺服驅動系統為閉環控制，驅動器可直接對電機編碼器反饋信號 進行採樣，內部構成位置環和速度環，一般不會出現步進電機的丟步或過沖的現 象，控制性能更為可靠。

g速度響應性能不同

步進電機從靜止加速到工作轉速（一般為每分鐘幾百轉）需要 200～400 毫秒。 交流伺服系統的加速性能較好，以松下MSMA 400W 交流伺服電機為例，從靜止加速到其額定轉速 3000RPM 僅需幾毫秒，可用於要求快速啟停的控制場合。

3、非同步電動機與同步電動機的概念分別是什麼？它們有什麼區別？

同步電機就是靠勵磁電流運行的，如果沒有勵磁，電機就是非同步的。同步電機就是靠勵磁電流運行的，如果沒有勵磁，電機就是非同步的。勵磁是加在轉子上的直流系統，它的旋轉速度和極性與定子是一致的，如果勵磁出現問題，電動機就會失步，調整不過來，觸發保護「勵磁故障」電動機跳閘說的白一點，勵磁電流就是同步電機轉子中流過的電流（有了這個電流，使轉子相當於一個電磁鐵，有 N 極和 S 極），在正常運行時，這個電流是由外部加在轉子上的直流電壓產生的。以前這個直流電壓是由直流電動機供給，現在大多是由可控 硅整流後供給。我們通常把可控硅整流系統稱為勵磁裝置。非同步機就是電機的轉 子轉動的速度與定子所產生的旋轉磁場的旋轉速度不一致，有一個差值（不同步）。我們叫轉差。這個轉差與定子所產生的旋轉磁場的轉速的比率叫轉差率。同步機與非同步機的區別在於： 非同步機只是在定子側加上電壓 同步機與非同步機的區別在於從供電方面說，（也有轉子上加電壓的） ，而同步機要在定子和轉子上都加上電壓。也就是說異 步機是單邊勵磁，同步機是雙邊勵磁。 從轉速方面說，非同步機的轉速只與負荷 大小有關（當然有一定的範圍），而同步機的轉速只與電網的頻率有關。從結構上說，同步電機與非同步機轉子的構造也不一樣。非同步機的轉子是有夕鋼片和鋁條 （或夕鋼片和線圈組成），而同步機一般由數塊磁鋼和線圈組成（也有隱極式的不太一樣）當然還有許多差別，如工藝要求、設計問題等等。

同步和非同步都是指電機的轉速與電源頻率的關係。

同步是指電機的轉速與電源交流電的頻率同步，與電機的負荷無關非同步是指電機的轉速與電源交流電的頻率不同步，與電機的負荷有關。從應用上分，同步電機用於對轉速要求嚴格的場合，價格也很貴。而非同步電機普遍使用在一般場合，價格低廉。

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