電機(jī)定義：是指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置而芥。電動機(jī)也稱（俗稱馬達(dá)）律罢，在電路中用字母“M”（舊標(biāo)準(zhǔn)用“D”）表示。它的主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩蔚出，作為用電器或各種機(jī)械的動力源弟翘。

　　發(fā)電機(jī)在電路中用字母“G”表示。它的主要作用是利用機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能骄酗，目前最常用的是稀余，利用熱能、水能等推動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子來發(fā)電趋翻，隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的日趨成熟睛琳，風(fēng)電也慢慢走進(jìn)我們的生活。

　　變壓器踏烙，在有的書上稱之為靜止的電機(jī)师骗。從電機(jī)的定義發(fā)現(xiàn)，這么說也有它的道理的讨惩。

　　電動機(jī)的種類

　　1．按工作電源種類劃分：可分為直流電機(jī)和交流電機(jī)辟癌。

　　1.1直流電動機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可劃分：無刷直流電動機(jī)和有刷直流電動機(jī)。

　　1.1.1有刷直流電動機(jī)可劃分：永磁直流電動機(jī)和電磁直流電動機(jī)荐捻。

　　1.1.1.1電磁直流電動機(jī)劃分：串勵直流電動機(jī)滩哥、并勵直流電動機(jī)、他勵直流電動機(jī)和復(fù)勵直流電動機(jī)昨镊。

　　1.1.1.2永磁直流電動機(jī)劃分：稀土永磁直流電動機(jī)溃恼、鐵氧體永磁直流電動機(jī)和鋁鎳鈷永磁直流電動機(jī)磅愤。

　　1.1其中交流電機(jī)還可分：單相電機(jī)和三相電機(jī)。

　　2．按結(jié)構(gòu)和工作原理劃分：可分為直流電動機(jī)追粉、異步電動機(jī)举库、同步電動機(jī)。

　　2.1同步電機(jī)可劃分：永磁同步電動機(jī)短硼、磁阻同步電動機(jī)和磁滯同步電動機(jī)翩性。

　　2.2異步電機(jī)可劃分：感應(yīng)電動機(jī)和交流換向器電動機(jī)。

　　2.2.1感應(yīng)電動機(jī)可劃分：三相異步電動機(jī)枯昂、單相異步電動機(jī)和罩極異步電動機(jī)等醇帅。

　　2.2.2交流換向器電動機(jī)可劃分：單相串勵電動機(jī)、交直流兩用電動機(jī)和推斥電動機(jī)霸瘾。

　　3．按起動與運(yùn)行方式劃分：電容起動式單相異步電動機(jī)隐听、電容運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動機(jī)、電容起動運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動機(jī)和分相式單相異步電動機(jī)唆涝。

　　4．按用途劃分：驅(qū)動用電動機(jī)和控制用電動機(jī)找都。

　　4.1驅(qū)動用電動機(jī)劃分：電動工具（包括鉆孔、拋光廊酣、磨光能耻、開槽、切割亡驰、擴(kuò)孔等工具）用電動機(jī)晓猛、家電（包括洗衣機(jī)、電風(fēng)扇凡辱、電冰箱戒职、空調(diào)器、錄音機(jī)透乾、錄像機(jī)洪燥、影碟機(jī)、吸塵器乳乌、照相機(jī)捧韵、電吹風(fēng)、電動剃須刀等）用電動機(jī)及其它通用小型機(jī)械設(shè)備（包括各種小型機(jī)床赴碘、小型機(jī)械社衰、醫(yī)療器械、電子儀器等）用電動機(jī)鸡视。

　　4.2控制用電動機(jī)又劃分：步進(jìn)電動機(jī)和伺服電動機(jī)等桃旷。

　　5．按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)劃分：籠型感應(yīng)電動機(jī)（舊標(biāo)準(zhǔn)稱為鼠籠型異步電動機(jī)）和繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機(jī)（舊標(biāo)準(zhǔn)稱為繞線型異步電動機(jī)）。

　　6．按運(yùn)轉(zhuǎn)速度劃分：高速電動機(jī)舍稽、低速電動機(jī)俗运、恒速電動機(jī)、調(diào)速電動機(jī)发液。低速電動機(jī)又分為齒輪減速電動機(jī)帜贝、電磁減速電動機(jī)、力矩電動機(jī)和爪極同步電動機(jī)等焊辈。

　　調(diào)速電動機(jī)除可分為有級恒速電動機(jī)示谐、無級恒速電動機(jī)、有級變速電動機(jī)和無級變速電動機(jī)外势送，還可分為電磁調(diào)速電動機(jī)拔调、直流調(diào)速電動機(jī)、PWM變頻調(diào)速電動機(jī)和開關(guān)磁阻調(diào)速電動機(jī)猜谚。

　　2．無刷直流電動機(jī)

　　無刷直流電動機(jī)是采用半導(dǎo)體開關(guān)器件來實(shí)現(xiàn)電子換向的败砂，即用電子開關(guān)器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的接觸式換向器和電刷。它具有可靠性高魏铅、無換向火花昌犹、機(jī)械噪聲低等長處，廣泛應(yīng)用于高檔錄音座览芳、錄像機(jī)斜姥、電子儀器及自動化辦公設(shè)備中。

　　無刷直流電動機(jī)由永磁體轉(zhuǎn)子沧竟、多極繞組定子铸敏、位置傳感器等組成，如圖18-13所示悟泵。位置傳感按轉(zhuǎn)子位置的變化杈笔，沿著一定次序?qū)Χㄗ永@組的電流進(jìn)行換流（即檢測轉(zhuǎn)子磁極相對定子繞組的位置，并在確定的位置處產(chǎn)生位置傳感信號魁袜，經(jīng)信號轉(zhuǎn)換電路處理后去控制功率開關(guān)電路桩撮，按一定的邏輯關(guān)系進(jìn)行繞組電流切換）。定子繞組的工作電壓由位置傳感器輸出控制的電子開關(guān)電路提供筛毡。

　　位置傳感器有磁敏式仆腐、光電式和電磁式三種類型。

　　采用磁敏式位置傳感器的無刷直流電動機(jī)敢铲，其磁敏傳感器件（例如霍爾元件鉴凸、磁敏二極管、磁敏詁極管垮软、磁敏電阻器或?qū)Ｓ眉呻娐返龋┭b在定子組件上驴涡，用來檢測永磁體、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的磁場變化伊屈。

　　采用光電式位置傳感器的無刷直流電動機(jī)觅符，在定子組件上按一定位置配置了光電傳感器件诉拔，轉(zhuǎn)子上裝有遮光板，光源為發(fā)光二極管或小燈泡深吠。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時增厢，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件將會按一定頻率間歇間生脈沖信號桑孩。

　　采用電磁式位置傳感器的無刷直流電動機(jī)拜鹤，是在定子組件上安裝有電磁傳感器部件（例如耦合變壓器、接近開關(guān)流椒、LC諧振電路等）敏簿，當(dāng)永磁體轉(zhuǎn)子位置發(fā)生變化時，電磁效應(yīng)將使電磁傳感器產(chǎn)生高頻調(diào)制信號（其幅值隨轉(zhuǎn)子位置而變化）宣虾。

　　此外已有很多微處理機(jī)將控制電機(jī)必需的功能做在芯片中惯裕，而且體積越來越小安岂；像模仿/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(analog-to-digital converter轻猖，adc)、脈沖寬度調(diào)制(pulse wide modulator域那，pwm)…等咙边。直流無刷電機(jī)即是以電子方式控制交流電機(jī)換相，得到類似直流電機(jī)特性又沒有直流電機(jī)機(jī)構(gòu)上缺失的一種應(yīng)用次员。

　　直流無刷電機(jī)的控制結(jié)構(gòu)

　　直流無刷電機(jī)是同步電機(jī)的一種败许，也就是說電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速受電機(jī)定子旋轉(zhuǎn)磁場的速度及轉(zhuǎn)子極數(shù)(p)影響：

　　n=120．f / p。在轉(zhuǎn)子極數(shù)固定情況下淑蔚，改變定子旋轉(zhuǎn)磁場的頻率就可以改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速檐射。直流無刷電機(jī)即是將同步電機(jī)加上電子式控制(驅(qū)動器)，控制定子旋轉(zhuǎn)磁場的頻率并將電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速回授至控制中央反復(fù)校正崔捌，以期達(dá)到接近直流電機(jī)特性的方式洪防。也就是說直流無刷電機(jī)能夠在額定負(fù)載范圍內(nèi)當(dāng)負(fù)載變化時仍可以控制電機(jī)轉(zhuǎn)子維持一定的轉(zhuǎn)速。

　　直流無刷驅(qū)動器包括電源部及控制部如圖 (1) ：電源部提供三相電源給電機(jī)榄陆，控制部則依需求轉(zhuǎn)換輸入電源頻率沛摩。

　　電源部可以直接以直流電輸入(一般為24v)或以交流電輸入(110v/220 v)，假如輸入是交流電就得先經(jīng)轉(zhuǎn)換器(converter)轉(zhuǎn)成直流剧债。不論是直流電輸入或交流電輸入要轉(zhuǎn)入電機(jī)線圈前須先將直流電壓由換流器(inverter)轉(zhuǎn)成3相電壓來驅(qū)動電機(jī)帽遏。換流器(inverter)一般由6個功率晶體管(q1～q6)分為上臂(q1、q3昏锨、q5)/下臂(q2祷鼎、q4、q6)連接電機(jī)作為控制流經(jīng)電機(jī)線圈的開關(guān)度坞∮沉牛控制部則提供pwm(脈沖寬度調(diào)制)決定功率晶體管開關(guān)頻度及換流器(inverter)換相的時機(jī)寞竭。直流無刷電機(jī)一般希望使用在當(dāng)負(fù)載變動時速度可以穩(wěn)定于設(shè)定值而不會變動太大的速度控制，所以電機(jī)內(nèi)部裝有能感應(yīng)磁場的霍爾傳感器(hall-sensor)酣难，做為速度之閉回路控制们童，同時也做為相序控制的依據(jù)。但這只是用來做為速度控制并不能拿來做為定位控制鲸鹦。

　　直流無刷電機(jī)的控制原理

　　要讓電機(jī)轉(zhuǎn)動起來，首先控制部就必須根據(jù)hall-sensor感應(yīng)到的電機(jī)轉(zhuǎn)子目前所在位置跷跪，然后依照定子繞線決定開啟(或關(guān)閉)換流器(inverter)中功率晶體管的順序馋嗜， inverter中之a(chǎn)h、bh吵瞻、ch(這些稱為上臂功率晶體管)及al葛菇、bl、cl(這些稱為下臂功率晶體管)橡羞，使電流依序流經(jīng)電機(jī)線圈產(chǎn)生順向(或逆向)旋轉(zhuǎn)磁場眯停，并與轉(zhuǎn)子的磁鐵相互作用，如此就能使電機(jī)順時/逆時轉(zhuǎn)動卿泽。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動到hall-sensor感應(yīng)出另一組信號的位置時莺债，控制部又再開啟下一組功率晶體管，如此循環(huán)電機(jī)就可以依同一方向繼承轉(zhuǎn)動直到控制部決定要電機(jī)轉(zhuǎn)子停止則關(guān)閉功率晶體管(或只開下臂功率晶體管)挨究；要電機(jī)轉(zhuǎn)子反向則功率晶體管開啟順序相反讼石。
基本上功率晶體管的開法可舉例如下：

　　ah、bl一組→ah韵慷、cl一組→bh回乞、cl一組→bh、al一組→ch蜀契、al一組→ch夹恨、bl一組

　　但絕不能開成ah、al或bh敏卦、bl或ch闰芒、cl。此外因?yàn)殡娮恿慵傆虚_關(guān)的響應(yīng)時間抹寿，所以功率晶體管在關(guān)與開的交錯時間要將零件的響應(yīng)時間考慮進(jìn)去券听，否則當(dāng)上臂(或下臂)尚未完全關(guān)閉，下臂(或上臂)就已開啟馆寇，結(jié)果就造成上骨唇、下臂短路而使功率晶體管燒毀。

　　當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動起來等缀，控制部會再根據(jù)驅(qū)動器設(shè)定的速度及加/減速率所組成的命令(command)與hall-sensor信號變化的速度加以比對(或由軟件運(yùn)算)再來決定由下一組(ah枷莉、bl或ah娇昙、cl或bh、cl或……)開關(guān)導(dǎo)通笤妙，以及導(dǎo)通時間長短冒掌。速度不夠則開長，速度過頭則減短蹲盘，此部份工作就由pwm來完成股毫。pwm是決定電機(jī)轉(zhuǎn)速快或慢的方式，如何產(chǎn)生這樣的pwm才是要達(dá)到較精準(zhǔn)速度控制的核心召衔。高轉(zhuǎn)速的速度控制必須考慮到系統(tǒng)的clock 分辨率是否足以把握處理軟件指令的時間铃诬，另外對于hall-sensor信號變化的資料存取方式也影響到處理器效能與判斷準(zhǔn)確性、實(shí)時性苍凛。至于低轉(zhuǎn)速的速度控制尤其是低速起動則因?yàn)榛貍鞯膆all-sensor信號變化變得更慢趣席，怎樣擷取信號方式、處理時機(jī)以及根據(jù)電機(jī)特性適當(dāng)配置控制參數(shù)值就顯得十分重要醇蝴⌒牵或者速度回傳改變以encoder變化為參考，使信號分辨率增加以期得到更佳的控制推吼。電機(jī)能夠運(yùn)轉(zhuǎn)順暢而且響應(yīng)良好好阎，p.i.d.控制的恰當(dāng)與否也無法忽視。之前提到直流無刷電機(jī)是閉回路控制贮殊，因此回授信號就等于是告訴控制部現(xiàn)在電機(jī)轉(zhuǎn)速距離目標(biāo)速度還差多少柄豹，這就是誤差(error)。知道了誤差自然就要補(bǔ)償应康，方式有傳統(tǒng)的工程控制如p.i.d.控制橱狗。但控制的狀態(tài)及環(huán)境其實(shí)是復(fù)雜多變的，若要控制的結(jié)實(shí)耐用則要考慮的因素恐怕不是傳統(tǒng)的工程控制能完全把握坝贿，所以模糊控制夭私、專家系統(tǒng)及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也將被納入成為智能型p.i.d.控制的重要理論。

　　一爬搓、直流發(fā)電機(jī)工作原理

　　直流發(fā)電機(jī)的工作原理就是把電樞線圈中感應(yīng)的交變電動勢添镜，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時變?yōu)橹绷麟妱觿莸脑怼?/p>

　　感應(yīng)電動勢的方向按右手定則確定（磁感線指向手心唠鹅，大拇指指向?qū)w運(yùn)動方向窿锉，其他四指的指向就是導(dǎo)體中感應(yīng)電動勢的方向。）

　　當(dāng)線圈逆時針方向旋轉(zhuǎn)180°時膝舅，這時導(dǎo)體c d 位于N 極下嗡载，導(dǎo)體a b 位于S 極下，各導(dǎo)體中電動勢都分別改變了方向。

　　和電刷 A接觸的導(dǎo)體永遠(yuǎn)位于 N極下洼滚，同樣埂息，和電刷 B接觸的導(dǎo)體永遠(yuǎn)位于S 極下。因此遥巴，電刷 A始終有正極性千康，電刷 B始終有負(fù)極性，所以電刷端能引出方向不變的但大小變化的脈振電動勢铲掐。假如電樞上線圈數(shù)增多拾弃，并按照一定的規(guī)律把它們連接起來，可使脈振程度減小摆霉，就可獲得直流電動勢砸彬。這就是直流發(fā)電機(jī)的工作原理。

　　二斯入、直流電動機(jī)的工作原理

　　導(dǎo)體受力的方向用左手定則確定。這一對電磁力構(gòu)成了作用于電樞一個力矩芳窟，這個力矩在旋轉(zhuǎn)電機(jī)里稱為電磁轉(zhuǎn)矩万僚，轉(zhuǎn)矩的方向是逆時針方向，企圖使電樞逆時針方向轉(zhuǎn)動抬爷。如果此電磁轉(zhuǎn)矩能夠克服電樞上的阻轉(zhuǎn)矩（例如由摩擦引起的阻轉(zhuǎn)矩以及其它負(fù)載轉(zhuǎn)矩）或祖，電樞就能按逆時針方向旋轉(zhuǎn)起來。

　　電機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

　　GB/T 1993-1993 旋轉(zhuǎn)電機(jī)冷卻方法

　　GB 20237-2006 起重冶金和屏蔽電機(jī)安全要求

　　GB/T 2900.25-2008 電工術(shù)語 旋轉(zhuǎn)電機(jī)

　　GB/T 2900.26-2008 電工術(shù)語 控制電機(jī)

　　GB 4831-1984 電機(jī)產(chǎn)品型號編制方法

　　GB 4826-1984 電機(jī)功率等級

　　JB/T 1093-1983牽引電機(jī) 基本試驗(yàn)方法

　　電機(jī)的用途

　　1：伺服電動機(jī)

　　伺服電動機(jī)廣泛應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)中留嫩，能將輸入的電壓信號轉(zhuǎn)換為電機(jī)軸上的機(jī)械輸出量凰彼，拖動被控制元件，從而達(dá)到控制目的絮檀。
伺服電動機(jī)有直流和交流之分葛昏，最早的伺服電動機(jī)是一般的直流電動機(jī)，在控制精度不高的情況下卜陵，才采用一般的直流電機(jī)做伺服電動機(jī)绝鸡。目前的直流伺服電動機(jī)從結(jié)構(gòu)上講就是小功率的直流電動機(jī)其勵磁多采用電樞控制和磁場控制但通常采用電樞控制。

　　2：步進(jìn)電動機(jī)

　　步進(jìn)電動機(jī)主要應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床制造領(lǐng)域开贼，由于步進(jìn)電動機(jī)不需要A/D轉(zhuǎn)換舰褪，能夠直接將數(shù)字脈沖信號轉(zhuǎn)化成為角位移，所以一直被認(rèn)為是最理想的數(shù)控機(jī)床執(zhí)行元件疏橄。

　　除了在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用占拍，步進(jìn)電機(jī)也可以用在其他的機(jī)械上，比如作為自動送料機(jī)中的馬達(dá)捎迫，作為通用的軟盤驅(qū)動器的馬達(dá)晃酒，也可以應(yīng)用在打印機(jī)和繪圖儀中。

　　(3)動剛度高由于“直接驅(qū)動”避免了啟動、變速和換向時因中間傳動環(huán)節(jié)的彈性變形掖疮、摩擦磨損和反向間隙造成的運(yùn)動滯后現(xiàn)象 同時也提高了其傳動剛度初茶。

　　(4)速度快、加減速過程短

　　由于直線電動機(jī)最早主要用于磁懸浮列車(時速可達(dá)500km/h)所以用在機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動中要滿意其超高速切削的最大進(jìn)給速度(要求達(dá)60～100M/min 或更高)當(dāng)然是沒有問題的浊闪。也由于上述“零傳動”的高速響應(yīng)性使其加減速過程大大縮短恼布。以實(shí)現(xiàn)起動時瞬間達(dá)到高速 高速運(yùn)行時又能瞬間準(zhǔn)停「楸觯可獲得較高的加速度一般可達(dá)2～10g(g=9.8m/s2)而滾珠絲杠傳動的最大加速度一般只有0.1～0.5g折汞。

　　(5) 行程長度不受限制在導(dǎo)軌上通過串聯(lián)直線電機(jī) 就可以無限延長其行程長度。

　　(6)運(yùn)動動安靜使谋、噪音低整诈。由于取消了傳動絲杠等部件的機(jī)械摩擦且導(dǎo)軌又可采用滾動導(dǎo)軌或磁墊懸浮導(dǎo)軌(無機(jī)械接觸)其運(yùn)動時噪音將大大降低。

　　(7)效率高度攘。由于無中間傳動環(huán)節(jié)消除了機(jī)械摩擦?xí)r的能量損耗傳動效率大大提高恒晋。

　　電動機(jī)法則

　　法則1：電動機(jī)的力矩是與一定時間內(nèi)通過的電流與電壓的乘積成比例、并在啟動時(未轉(zhuǎn)動時)取得最大值嘱杆。(根據(jù)這個止歇，通常因?yàn)殡妷阂欢ǎ灾缓碗娏髁砍杀壤?

　　法則2：要增大電流杭嚷，可以通過加粗線圈減少電阻翘辑、或減少線圈數(shù)(線圈的總長度)∠荆或者溜信，增加負(fù)荷。

　　法則3：線圈線

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