2.1 電動機的分類與應用

2.1.1 電動機的分類

電動機（Electric Machinery，Motor）是將電能轉換成機械能的設備?？蓮碾妱訖C的用途、電源種類、運轉特點等多個角度對電動機進行分類。

1.按照電動機的用途分類

按照電動機的用途不同，可將電動機分成驅動用電動機和控制用電動機兩大類（圖2-1），每一類又都可以進行細分。

圖2-1 按照電動機的用途分類

驅動用電動機主要用于驅動各種生產機械、完成生產任務。對于工農業生產機械、機電設備的驅動，多采用三相異步電動機（圖2-2），直流電動機應用較少。直流電動機主要用于驅動對調速性能要求較高的設備（如可逆式軋鋼機、高檔電梯等）。對于洗衣機、電冰箱、空調器、電風扇等家用電器，則多采用單相電動機（圖2-3）作為動力裝置。

控制用電動機主要用于實現對生產機械的運動控制，可粗略地分為伺服電動機和步進電動機兩大類。伺服電動機（Servo Motor，圖2-4）廣泛應用于各種控制系統中，能將輸入的電壓信號轉換為電動機軸上的機械輸出量，驅動被控制元件，從而達到控制目的。一般來說，伺服電動機的轉速要受所加電壓信號的控制，且能夠隨著所加電壓信號的變化而連續變化；同時，伺服電動機的輸出轉矩能通過控制器輸出的電流進行控制。伺服電動機響應性好，運轉速度可控，位置精度非常準確，主要應用在各種運動控制系統（尤其是隨動系統）中。

圖2-2 三相異步電動機（皖南YE4系列電動機）

圖2-3 驅動洗衣機的單相電動機

步進電動機（Stepping Motor，圖2-5）是一種將電脈沖轉化為角位移的電動機。當步進驅動器接收到一個脈沖信號時，它就驅動步進電動機按設定的方向轉動一個固定的角度（這個固定的角度稱為一步）。基于步進電動機的這種特性，可以通過控制脈沖的個數來控制步進電動機的角位移量，從而達到精確定位的目的。同時，還可以通過控制脈沖頻率來控制步進電動機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。

目前，伺服電動機和步進電動機在高精度加工機床（如數控機床、數控加工中心等）上應用極為廣泛。

圖2-4 伺服電動機

圖2-5 步進電動機

2.從其他角度分類

按照使用的電源種類不同，電動機可分為交流電動機和直流電動機兩大類；按照運轉特點不同，電動機可分為同步電動機和異步電動機兩大類。

同步電動機和異步電動機的區別在于其轉子轉速與定子旋轉磁場的轉速是否一致。如果電動機的轉子轉速與定子旋轉磁場的轉速相同，則稱為同步電動機（Synchronous Motor）；如果電動機的轉子轉速與定子旋轉磁場的轉速不同，則稱為異步電動機（Asynchronous Motor）。

同步電動機的功率因數可以調節，在大功率、低轉速的應用場合（如水泥回轉窯），應用大型同步電動機可以提高運行效率。近年來，永磁同步電動機（圖2-6）在新能源汽車領域的應用日漸增多。

異步電動機結構簡單，制造、使用和維護均方便，運行可靠且成本較低，因此，在機電傳動控制領域，異步電動機的應用極為普遍。

圖2-6 永磁同步電動機（用于新能源汽車）

應該指出，上述分類方法，是在宏觀上，從不同角度對電動機進行的粗略的類別劃分。對于一臺具體的電動機，可能同時隸屬于多個類別。例如，在機電傳動系統中廣泛應用的、用于驅動生產機械工作的電動機（圖2-2），就屬于驅動用三相交流籠型異步電動機。

2.1.2 電動機的應用

電動機在工農業生產和日常生活中的應用非常廣泛。在機電傳動系統中，電動機主要用于驅動生產機械和執行控制任務。

1.驅動生產機械

異步電動機是各類電動機中應用最為廣泛的一種。在我國，異步電動機的用電量約占總負荷的60%。在工業生產領域，三相異步電動機作為生產機械的驅動用電動機（原動機），應用極為普遍。因此，本章主要介紹三相異步電動機，對直流電動機僅做簡要介紹。

2.執行控制任務

在機電傳動系統中，為了實現高效和精益生產，大量采用電動機執行控制任務。在自動控制系統中作為測量和比較元件、放大元件、執行和計算元件的電動機統稱為控制用電動機。

在性能的要求上，對于驅動用電動機，著重于起動過程中和運轉狀態下的性能指標；而對于控制用電動機，則著重于輸出量的大小、輸出特性的精確度和靈敏度、工作的穩定性及輸出特性的線性度等方面。

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