電機幾乎隨處可見(jiàn)。本指南將幫助您了解電動(dòng)機的基礎知識、可用類(lèi)型以及如何選擇正確的電動(dòng)機。在決定哪種電機最適合某個(gè)應用時(shí)要回答的基本問(wèn)題是我應該選擇哪種類(lèi)型以及哪些規格很重要。

電機是如何工作的?

電動(dòng)機通過(guò)將電能轉換為機械能以產(chǎn)生運動(dòng)來(lái)工作。通過(guò)磁場(chǎng)和繞組交流 (AC) 或直流 (DC) 電流之間的相互作用在電機內產(chǎn)生力。隨著(zhù)電流強度的增加，磁場(chǎng)的強度也會(huì )增加。牢記歐姆定律 (V = I*R);電壓必須增加，以在電阻增加時(shí)保持相同的電流。

電動(dòng)機有一系列應用。傳統的工業(yè)用途包括鼓風(fēng)機、機器和電動(dòng)工具、風(fēng)扇和泵。愛(ài)好者通常在需要運動(dòng)的較小應用中使用電機，例如機器人或帶輪子的模塊。

電機類(lèi)型：

直流電機的 種類(lèi)很多，但最常見(jiàn)的是有刷或無(wú)刷。還有振動(dòng)電機、步進(jìn)電機和伺服電機。

直流有刷電機是最簡(jiǎn)單的電機之一，可在許多電器、玩具和汽車(chē)中找到。他們使用與換向器連接的接觸刷來(lái)改變電流方向。它們的生產(chǎn)成本低廉，控制簡(jiǎn)單，并且在低速時(shí)具有出色的扭矩(以每分鐘轉數或 RPM 為單位測量)。一些缺點(diǎn)是它們需要經(jīng)常維護以更換磨損的電刷，由于電刷加熱而速度有限，并且會(huì )因電刷電弧產(chǎn)生電磁噪聲。

無(wú)刷直流電機在其轉子組件中使用永磁體。它們在飛機和地面車(chē)輛應用的業(yè)余愛(ài)好市場(chǎng)中很受歡迎。與有刷直流電機相比，它們更高效、需要更少的維護、產(chǎn)生更少的噪音并且具有更高的功率密度。它們也可以批量生產(chǎn)，類(lèi)似于具有恒定 RPM 的交流電機，但由直流電流供電。然而，也有一些缺點(diǎn)，包括在沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的調節器的情況下很難控制它們，并且它們在驅動(dòng)應用中需要低啟動(dòng)負載和專(zhuān)門(mén)的齒輪箱，導致它們具有更高的資本成本、復雜性和環(huán)境限制。

振動(dòng)電機用于需要振動(dòng)的應用，例如手機或游戲控制器。它們由電動(dòng)機產(chǎn)生，并且在驅動(dòng)軸上具有不平衡的質(zhì)量，從而導致振動(dòng)。它們還可以用于非電子蜂鳴器，這些蜂鳴器會(huì )振動(dòng)以發(fā)出聲音或用于警報或門(mén)鈴。

無(wú)論何時(shí)涉及精確定位，步進(jìn)電機都是您的朋友。它們存在于打印機、機床和過(guò)程控制系統中，專(zhuān)為高保持扭矩而設計，使用戶(hù)能夠從一個(gè)步驟移動(dòng)到下一步。他們有一個(gè)控制器系統，通過(guò)發(fā)送給驅動(dòng)器的信號脈沖來(lái)指定位置，驅動(dòng)器解釋它們并將成比例的電壓發(fā)送到電機。它們的制造和控制相對簡(jiǎn)單，但它們會(huì )不斷消耗最大電流。小步距限制了最高速度，并且可以在高負載下跳過(guò)步。

伺服電機是另一種流行的業(yè)余愛(ài)好市場(chǎng)電機，用于不精確的位置控制。它們的流行應用包括遙控玩具車(chē)和機器人等遙控應用。它們由電機、電位器和控制電路組成，主要通過(guò)脈沖寬度調制 (PWM) 控制，即通過(guò)向控制線(xiàn)發(fā)送電脈沖。伺服系統可以是交流或直流。交流伺服器可以處理更高的電流浪涌并用于工業(yè)機械，而直流伺服器用于較小的愛(ài)好者應用。要了解有關(guān)伺服的更多信息，請查看我們的伺服電機工作原理文章。

交流電機有三種基本類(lèi)型：感應電機、同步電機和工業(yè)電機。

感應電動(dòng)機被稱(chēng)為異步電動(dòng)機，因為它們不會(huì )以相同的恒定速率運動(dòng)或轉動(dòng)速度低于所提供的頻率。滑差，即實(shí)際速度和同步速度之間的差異，需要在感應電動(dòng)機中產(chǎn)生轉矩，即引起旋轉的扭轉力。這些電機轉子周?chē)拇艌?chǎng)是由感應電流引起的。

同步電機的轉子在提供交流電時(shí)以恒定速率旋轉。它們的磁場(chǎng)是由永磁體產(chǎn)生的。工業(yè)電機設計用于三相大功率應用，例如輸送機或鼓風(fēng)機。交流電機也可以在家用電器和其他應用中找到，例如時(shí)鐘、風(fēng)扇和磁盤(pán)驅動(dòng)器。

購買(mǎi)電機時(shí)要考慮的事項：

選擇電機時(shí)需要注意幾個(gè)特性，但電壓、電流、扭矩和速度 (RPM) 是最重要的。

電流是電動(dòng)機的動(dòng)力，過(guò)多的電流會(huì )損壞電動(dòng)機。對于直流電機，工作電流和失速電流很重要。工作電流是電機在典型扭矩下預期吸收的平均電流量。失速電流為電機提供足夠的扭矩，使其以失速速度或 0RPM 運行。這是電機應該能夠吸收的最大電流，以及乘以額定電壓時(shí)的最大功率。散熱片很重要，它會(huì )持續運行電機或在高于額定電壓的情況下運行，以防止線(xiàn)圈熔化。

電壓用于保持凈電流在一個(gè)方向流動(dòng)并克服反向電流。電壓越高，扭矩越大。直流電機的額定電壓表示運行時(shí)最有效的電壓。請務(wù)必使用推薦的電壓。如果施加的電壓太低，電機將無(wú)法工作，而太多的電壓會(huì )使繞組短路，導致功率損失或完全損壞。

操作和失速值也需要與扭矩一起考慮。操作扭矩是電機設計提供的扭矩量，失速扭矩是從失速速度施加功率時(shí)產(chǎn)生的扭矩量。您應該始終查看所需的操作扭矩，但某些應用程序會(huì )要求您知道您可以推動(dòng)電機多遠。例如，對于輪式機器人，良好的扭矩等于良好的加速度，但您必須確保失速扭矩足夠大以提升機器人的重量。在這種情況下，扭矩比速度更重要。

速度，或速度 (RPM)，對于電機來(lái)說(shuō)可能很復雜。一般規則是電機在最高速度下運行效率最高，但如果需要齒輪傳動(dòng)，則并非總是可行。添加齒輪會(huì )降低電機的效率，因此還要考慮速度和扭矩的降低。

這些是選擇電機時(shí)要考慮的基礎知識。考慮應用的目的以及它使用的電流來(lái)選擇合適的電機類(lèi)型。電壓、電流、扭矩和速度等應用規格將決定哪種電機最合適，因此請務(wù)必注意其要求。