電(diàn)机在包装，食品和饮料，制造业，医疗和机器人等众多(duō)行业的许多(duō)运动控制功能(néng)中发挥着关键作用(yòng)。我们可(kě)以根据功能(néng)，尺寸，扭矩，精度和速度要求从几种電(diàn)机类型中进行选择。

众所周知，電(diàn)机是传动以及控制系统中的重要组成部分(fēn)，随着现代科(kē)學(xué)技术的发展，電(diàn)机在实际应用(yòng)中的重点已经开始从过去简单的传动向复杂的控制转移;尤其是对電(diàn)机的速度、位置、转矩的精确控制。但電(diàn)机根据不同的应用(yòng)会有(yǒu)不同的设计和驱动方式，咋看下好像选型非常复杂，因此為(wèi)了人们根据旋转電(diàn)机的用(yòng)途，进行了基本的分(fēn)类。下面我们将逐步介绍電(diàn)机中最有(yǒu)代表性、最常用(yòng)、最基本的電(diàn)机——控制電(diàn)机和功率電(diàn)机以及信号電(diàn)机。

控制電(diàn)机主要是应用(yòng)在精确的转速、位置控制上，在控制系统中作為(wèi)“执行机构”。可(kě)分(fēn)成伺服電(diàn)机、步进電(diàn)机、力矩電(diàn)机、开关磁阻電(diàn)机、直流无刷電(diàn)机等几类。

伺服電(diàn)机广泛应用(yòng)于各种控制系统中，能(néng)将输入的電(diàn)压信号转换為(wèi)電(diàn)机轴上的机械输出量，拖动被控制元件，从而达到控制目的。一般地，伺服電(diàn)机要求電(diàn)机的转速要受所加電(diàn)压信号的控制;转速能(néng)够随着所加電(diàn)压信号的变化而连续变化;转矩能(néng)通过控制器输出的電(diàn)流进行控制;電(diàn)机的反映要快、體(tǐ)积要小(xiǎo)、控制功率要小(xiǎo)。伺服電(diàn)机主要应用(yòng)在各种运动控制系统中，尤其是随动系统。

伺服電(diàn)机有(yǒu)直流和交流之分(fēn)，最早的伺服電(diàn)机是一般的直流電(diàn)机，在控制精度不高的情况下，才采用(yòng)一般的直流電(diàn)机做伺服電(diàn)机。当前随着永磁同步電(diàn)机技术的飞速发展，绝大部分(fēn)的伺服電(diàn)机是指交流永磁同步伺服電(diàn)机或者直流无刷電(diàn)机。

所谓步进電(diàn)机就是一种将電(diàn)脉冲转化為(wèi)角位移的执行机构;更通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进電(diàn)机按设定的方向转动一个固定的角度。我们可(kě)以通过控制脉冲的个数来控制電(diàn)机的角位移量，从而达到精确定位的目的;同时还可(kě)以通过控制脉冲频率来控制電(diàn)机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。目前，比较常用(yòng)的步进電(diàn)机包括反应式步进電(diàn)机（VR）、永磁式步进電(diàn)机（PM）、混合式步进電(diàn)机（HB）和单相式步进電(diàn)机等。

步进電(diàn)机和普通電(diàn)机的區(qū)别主要就在于其脉冲驱动的形式，正是这个特点，步进電(diàn)机可(kě)以和现代的数字控制技术相结合。但步进電(diàn)机在控制精度、速度变化范围、低速性能(néng)方面都不如传统闭环控制的直流伺服電(diàn)机;所以主要应用(yòng)在精度要求不是特别高的场合。由于步进電(diàn)机具有(yǒu)结构简单、可(kě)靠性高和成本低的特点，所以步进電(diàn)机广泛应用(yòng)在生产实践的各个领域;尤其是在数控机床制造领域，由于步进電(diàn)机不需要A/D转换，能(néng)够直接将数字脉冲信号转化成為(wèi)角位移，所以一直被认為(wèi)是最理(lǐ)想的数控机床执行元件。

除了在数控机床上的应用(yòng)，步进電(diàn)机也可(kě)以用(yòng)在其他(tā)的机械上，比如作為(wèi)自动送料机中的马达，作為(wèi)通用(yòng)的软盘驱动器的马达，也可(kě)以应用(yòng)在打印机和绘图仪中。

此外，步进電(diàn)机也存在许多(duō)缺陷;由于步进電(diàn)机存在空载启动频率，所以步进電(diàn)机可(kě)以低速正常运转，但若高于一定速度时就无法启动，并伴有(yǒu)尖锐的啸叫声;不同厂家的细分(fēn)驱动器精度可(kě)能(néng)差别很(hěn)大，细分(fēn)数越大精度越难控制;并且，步进電(diàn)机低速转动时有(yǒu)较大的振动和噪声。

所谓的力矩電(diàn)机是一种扁平型多(duō)极永磁直流電(diàn)机。其電(diàn)枢有(yǒu)较多(duō)的槽数、换向片数和串联导體(tǐ)数，以降低转矩脉动和转速脉动。力矩電(diàn)机有(yǒu)直流力矩電(diàn)机和交流力矩電(diàn)机两种。

其中，直流力矩電(diàn)机的自感電(diàn)抗很(hěn)小(xiǎo)，所以响应性很(hěn)好;其输出力矩与输入電(diàn)流成正比，与转子的速度和位置无关;它可(kě)以在接近堵转状态下直接和负载连接低速运行而不用(yòng)齿轮减速，所以在负载的轴上能(néng)产生很(hěn)高的力矩对惯性比，并能(néng)消除由于使用(yòng)减速齿轮而产生的系统误差。

交流力矩電(diàn)机又(yòu)可(kě)以分(fēn)為(wèi)同步和异步两种，目前常用(yòng)的是鼠笼型异步力矩電(diàn)机，它具有(yǒu)低转速和大力矩的特点。一般地，在纺织工业中经常使用(yòng)交流力矩電(diàn)机，其工作原理(lǐ)和结构和单相异步電(diàn)机的相同，但是由于鼠笼型转子的電(diàn)阻较大，所以其机械特性较软。

开关磁阻電(diàn)机是一种新(xīn)型调速電(diàn)机，结构极其简单且坚固，成本低，调速性能(néng)优异，是传统控制電(diàn)机强有(yǒu)力竞争者，具有(yǒu)强大的市场潜力。但目前也存在转矩脉动、运行噪声和振动大等问题，需要一定时间去优化改良以适应实际的市场应用(yòng)。

无刷直流電(diàn)机（BLDCM）是在有(yǒu)刷直流電(diàn)机的基础上发展来的，但它的驱动電(diàn)流是不折不扣的交流;无刷直流電(diàn)机又(yòu)可(kě)以分(fēn)為(wèi)无刷速率電(diàn)机和无刷力矩電(diàn)机。一般地，无刷電(diàn)机的驱动電(diàn)流有(yǒu)两种，一种是梯形波（一般是“方波”），另一种是正弦波。有(yǒu)时候把前一种叫直流无刷電(diàn)机，后一种叫交流伺服電(diàn)机，确切地讲也是交流伺服電(diàn)机的一种。

无刷直流電(diàn)机為(wèi)了减少转动惯量，通常采用(yòng)“细長(cháng)”的结构。无刷直流電(diàn)机在重量和體(tǐ)积上要比有(yǒu)刷直流電(diàn)机小(xiǎo)的多(duō)，相应的转动惯量可(kě)以减少40%—50%左右。由于永磁材料的加工问题，致使无刷直流電(diàn)机一般的容量都在100kW以下。

这种電(diàn)机的机械特性和调节特性的線(xiàn)性度好，调速范围广，寿命長(cháng)，维护方便噪声小(xiǎo)，不存在因電(diàn)刷而引起的一系列问题，所以这种電(diàn)机在控制系统中有(yǒu)很(hěn)大的应用(yòng)潜力。

直流電(diàn)动机是出现最早的電(diàn)动机，大约在19世纪末，其大致可(kě)分(fēn)為(wèi)有(yǒu)换向器和无换向器两大类。直流電(diàn)动机有(yǒu)较好的控制特性直流電(diàn)动机在结构、价格、维护方面都不如交流電(diàn)动机，但是由于交流電(diàn)动机的调速控制问题一直未得到很(hěn)好的解决方案，而直流電(diàn)动机具有(yǒu)调速性能(néng)好、起动容易、能(néng)够载重起动等优点，所以目前直流電(diàn)动机的应用(yòng)仍然很(hěn)广泛，尤其在可(kě)控硅直流電(diàn)源出现以后。

应用(yòng)现状：在生活方面，電(diàn)动产品的应用(yòng)数不胜数。风扇，刮胡刀(dāo)等。宾馆中的自动门、自动门锁、自动窗帘都用(yòng)到直流電(diàn)机，直流電(diàn)机广泛应用(yòng)于飞机、坦克、雷达等武器装备中。直流電(diàn)机还广泛应用(yòng)于机車(chē)牵引，如铁路机車(chē)直流牵引電(diàn)机、地铁机車(chē)直流牵引電(diàn)机、机車(chē)直流辅助電(diàn)机、矿用(yòng)机車(chē)直流牵引電(diàn)机、船用(yòng)直流電(diàn)机等。

异步電(diàn)动机是基于气隙旋转磁场与转子绕组感应電(diàn)流相互作用(yòng)产生電(diàn)磁转矩而实现能(néng)量转换的一种交流電(diàn)机。异步電(diàn)动机一般為(wèi)系列产品，品种规格繁多(duō)，其在所有(yǒu)的電(diàn)动机中应用(yòng)最為(wèi)广泛，需量最大；目前，在電(diàn)力传动中大约有(yǒu)90%的机械使用(yòng)交流异步電(diàn)动机，所以，其用(yòng)電(diàn)量约占总電(diàn)力负荷的一半以上。

异步電(diàn)动机具有(yǒu)结构简单，制造、使用(yòng)和维护方便，运行可(kě)靠以及质量较小(xiǎo)，成本较低等优点。并且，异步電(diàn)机有(yǒu)较高的运行效率和较好的工作特性，从空载到满载范围内接近恒速运行，能(néng)满足大多(duō)数工农业生产机械的传动要求。异步電(diàn)动机主要广泛应用(yòng)于驱动机床、水泵、鼓风机、压缩机、起重卷扬设备、矿山(shān)机械、轻工机械、农副产品加工机械等大多(duō)数工农生产机械以及家用(yòng)電(diàn)器和医疗器械等。

应用(yòng)现状：在异步電(diàn)动机中较為(wèi)常见的是单相异步電(diàn)动机和三相异步電(diàn)动机，其中三相异步電(diàn)动机是异步電(diàn)动机的主體(tǐ)，三相异步電(diàn)动机可(kě)用(yòng)于驱动各种通用(yòng)机械如压缩机、水泵、破碎机、切削机床、运输机械及其他(tā)机械设备，在矿山(shān)。机械。冶金、石油、化工、電(diàn)站等各种工矿企业中作原动机用(yòng)。用(yòng)于传动鼓风机、磨煤机、轧钢机、卷扬机的電(diàn)动机应在订货时提供有(yǒu)关技术资料，并要签订技术协议，作為(wèi)電(diàn)机特殊设计的依据，以确保電(diàn)动机的可(kě)靠运行。。而单相异步電(diàn)动机一般用(yòng)于三相電(diàn)源不方便的地方，大部分(fēn)是微型和小(xiǎo)容量的電(diàn)机，在家用(yòng)電(diàn)器中应用(yòng)比较多(duō)，例如電(diàn)扇、電(diàn)冰箱、空调、吸尘器等。

所谓同步電(diàn)动机就是在交流電(diàn)的驱动下，转子与定子的旋转磁场同步运行的電(diàn)动机。同步電(diàn)动机的定子和异步電(diàn)动机的完全一样；但其转子有(yǒu)“凸极式”和“隐极式”两种。凸极式转子的同步電(diàn)动机结构简单、制造方便，但是机械强度较低，适用(yòng)于低速运行场合；隐极式同步電(diàn)动机制造工艺复杂，但机械强度高，适用(yòng)于高速运行场合。同步電(diàn)动机的工作特性与所有(yǒu)的電(diàn)动机一样，同步電(diàn)动机也具有(yǒu)“可(kě)逆行”，即它能(néng)按发電(diàn)机方式运行，也可(kě)以按電(diàn)动机方式运行。

应用(yòng)现状：同步電(diàn)动机主要用(yòng)于大型机械，如鼓风机、水泵、球磨机、压缩机、轧钢机以及小(xiǎo)型、微型仪器设备或者充当控制元件；其中三相同步電(diàn)动机是其主體(tǐ)。此外，还可(kě)以当调相机使用(yòng)，向電(diàn)网输送電(diàn)感性或者電(diàn)容性无功功率。

异步電(diàn)动机具有(yǒu)结构简单，制造、使用(yòng)和维护方便，运行可(kě)靠以及质量较小(xiǎo)，成本较低等优点。并且，异步電(diàn)机有(yǒu)较高的运行效率和较好的工作特性，从空载到满载范围内接近恒速运行，能(néng)满足大多(duō)数工农业生产机械的传动要求。异步電(diàn)动机主要广泛应用(yòng)于驱动机床、水泵、鼓风机、压缩机、起重卷扬设备、矿山(shān)机械、轻工机械、农副产品加工机械等大多(duō)数工农生产机械以及家用(yòng)電(diàn)器和医疗器械等。

应用(yòng)：在异步電(diàn)动机中较為(wèi)常见的是单相异步電(diàn)动机和三相异步電(diàn)动机，其中三相异步電(diàn)动机是异步電(diàn)动机的主體(tǐ)。而单相异步電(diàn)动机一般用(yòng)于三相電(diàn)源不方便的地方，大部分(fēn)是微型和小(xiǎo)容量的電(diàn)机，在家用(yòng)電(diàn)器中应用(yòng)比较多(duō)，例如電(diàn)扇、電(diàn)冰箱、空调、吸尘器等。

目前，最有(yǒu)代表性的位置信号電(diàn)机：旋转变压器、感应同步器和自整角机。
简介：旋转变压器（resolver/transformer）是一种電(diàn)磁式传感器，又(yòu)称同步分(fēn)解器。它是一种测量角度用(yòng)的小(xiǎo)型交流電(diàn)动机，用(yòng)来测量旋转物(wù)體(tǐ)的转轴角位移和角速度，由定子和转子组成。其中定子绕组作為(wèi)变压器的原边，接受励磁電(diàn)压，励磁频率通常用(yòng)400、3000及5000HZ等。转子绕组作為(wèi)变压器的副边，通过電(diàn)磁耦合得到感应電(diàn)压。

应用(yòng)现状：旋转变压器是一种精密角度、位置、速度检测装置，适用(yòng)于所有(yǒu)使用(yòng)旋转编码器的旋转变压器旋转变压器场合，特别是高温、严寒、潮湿、高速、高震动等旋转编码器无法正常工作的场合。由于旋转变压器以上特点，可(kě)完全替代光電(diàn)编码器，被广泛应用(yòng)在伺服控制系统、机器人系统、机械工具、汽車(chē)、電(diàn)力、冶金、纺织、印刷、航空航天、船舶、兵器、電(diàn)子、冶金、矿山(shān)、油田、水利、化工、轻工、建筑等领域的角度、位置检测系统中。也可(kě)用(yòng)于坐(zuò)标变换、三角运算和角度数据传输、作為(wèi)两相移相器用(yòng)在角度--数字转换装置中。

将角度或直線(xiàn)位移信号变换為(wèi)交流電(diàn)压的位移传感器，又(yòu)称平面式旋转变压器。它有(yǒu)圆盘式和直線(xiàn)式两种。在高精度数字显示系统或数控闭环系统中圆盘式感应同步器用(yòng)以检测角位移信号，直線(xiàn)式用(yòng)以检测線(xiàn)位移。感应同步器广泛应用(yòng)于高精度伺服转台、雷达天線(xiàn)、火炮和无線(xiàn)電(diàn)望遠(yuǎn)镜的定位跟踪、精密数控机床以及高精度位置检测系统中。

应用(yòng)现状：感应同步器已被广泛应用(yòng)于大位移静态与动态测量中，例如用(yòng)于三坐(zuò)标测量机、程控数控机床及高精度重型机床及加工中心测量装置等。
感应同步器利用(yòng)電(diàn)磁耦合原理(lǐ)实现位移检测具有(yǒu)明显的优势：可(kě)靠性高，抗干扰能(néng)力强，对工作环境要求低，在没有(yǒu)恒温控制和环境不好的条件下能(néng)正常工作，适应于工业现场的恶劣环境；光栅传感器是依靠光電(diàn)學(xué)机理(lǐ)实现位移量检测，其分(fēn)辨率高，测量精确，安装使用(yòng)方便。封闭式的光栅传感器对工作环境适应性强、光栅传感器性能(néng)价格比的提高和技术复杂性的降低使其在测長(cháng)方面有(yǒu)比感应同步器更普遍的应用(yòng)。

自整角机是利用(yòng)自整步特性将转角变為(wèi)交流電(diàn)压或由交流電(diàn)压变為(wèi)转角的感应式微型電(diàn)机，在伺服系统中被用(yòng)作测量角度的位移传感器。自整角机还可(kě)用(yòng)以实现角度信号的遠(yuǎn)距离传输、变换、接收和指示。两台或多(duō)台電(diàn)机通过電(diàn)路的联系，使机械上互不相连的两根或多(duō)根转轴自动地保持相同的转角变化，或同步旋转。電(diàn)机的这种性能(néng)称為(wèi)自整步特性。在伺服系统中，产生信号一方所用(yòng)的自整角机称為(wèi)发送机，接收信号一方所用(yòng)自整角机称為(wèi)接收机。自整角机广泛应用(yòng)于冶金、航海等位置和方位同步指示系统和火炮、雷达等伺服系统中。

应用(yòng)现状：自整角机还可(kě)用(yòng)以实现角度信号的遠(yuǎn)距离传输、变换、接收和指示。两台或多(duō)台電(diàn)机通过電(diàn)路的联系，使机械上互不相连的两根或多(duō)根转轴自动地保持相同的转角变化，或同步旋转。電(diàn)机的这种性能(néng)称為(wèi)自整步特性。在伺服系统中，产生信号一方所用(yòng)的自整角机称為(wèi)发送机，接收信号一方所用(yòng)自整角机称為(wèi)接收机。自整角机广泛应用(yòng)于冶金、航海等位置和方位同步指示系统和火炮、雷达等伺服系统中。

最有(yǒu)代表性的速度信号電(diàn)机是测速发電(diàn)机，其实质上是一种将转速变换為(wèi)電(diàn)信号的机電(diàn)磁元件，其输出電(diàn)压与转速成正比。从工作原理(lǐ)上讲，它属于“发電(diàn)机”的范畴。测速发電(diàn)机在控制系统中主要作為(wèi)阻尼元件、微分(fēn)元件、积分(fēn)元件和测速元件来使用(yòng)。所以这里不做过多(duō)阐述。

1．按工作電(diàn)源种类划分(fēn)：可(kě)分(fēn)為(wèi)直流電(diàn)机和交流電(diàn)机
2．按结构和工作原理(lǐ)划分(fēn)：可(kě)分(fēn)為(wèi)直流電(diàn)动机、异步電(diàn)动机、同步電(diàn)动机。
3．按起动与运行方式划分(fēn)：電(diàn)容起动式单相异步電(diàn)动机、電(diàn)容运转式单相异步電(diàn)动机、電(diàn)容起动运转式单相异步電(diàn)动机和分(fēn)相式单相异步電(diàn)动机。
4．按用(yòng)途划分(fēn)：驱动用(yòng)電(diàn)动机和控制用(yòng)電(diàn)动机。
5．按转子的结构划分(fēn)：笼型感应電(diàn)动机（旧标准称為(wèi)鼠笼型异步電(diàn)动机）和绕線(xiàn)转子感应電(diàn)动机（旧标准称為(wèi)绕線(xiàn)型异步電(diàn)动机）。
6．按运转速度划分(fēn)：高速電(diàn)动机、低速電(diàn)动机、恒速電(diàn)动机、调速電(diàn)动机。低速電(diàn)动机又(yòu)分(fēn)為(wèi)齿轮减速電(diàn)动机、電(diàn)磁减速電(diàn)动机、力矩電(diàn)动机和爪极同步電(diàn)动机等。

伺服電(diàn)机属于用(yòng)途划分(fēn)的的控制用(yòng)電(diàn)机，伺服電(diàn)机（servo motor ）是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。伺服電(diàn)机可(kě)使控制速度，位置精度非常准确，可(kě)以将電(diàn)压信号转化為(wèi)转矩和转速以驱动控制对象。在自动控制系统中，用(yòng)作执行元件，把所收到的電(diàn)信号转换成電(diàn)动机轴上的角位移或角速度输出。分(fēn)為(wèi)直流和交流伺服電(diàn)动机两大类，其主要特点是，当信号電(diàn)压為(wèi)零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。
与选型有(yǒu)关的条件

1、電(diàn)机参数：要先了解電(diàn)机的规格型号、功能(néng)特性、防护型式、额定電(diàn)压、额定電(diàn)流、额定功率、電(diàn)源频率、绝缘等级等。这些内容基本能(néng)给用(yòng)户正确选择保护器提供了参考依据。
2、环境条件：主要指常温、高温、高寒、腐蚀度、震动度、风沙、海拔、電(diàn)磁污染等。
3、電(diàn)机用(yòng)途：主要指拖动机械设备要求特点，如风机、水泵、空压机、車(chē)床、油田抽油机等不同负载机械特性。
4、控制方式：控制模式有(yǒu)手动、自动、就地控制、遠(yuǎn)程控制、单机独立运行、生产線(xiàn)集中控制等情况。启动方式有(yǒu)直接、降压、星角、频敏变阻器、变频器、软起动等。
5、其他(tā)方面：用(yòng)户对现场生产监护管理(lǐ)情况，非正常性的停机对生产影响的严重程度等。