東麗電機是一種將電能轉換為機械能的裝置宙攻。大多數(shù)電機通過電流在導線繞組中與磁場的相互作用來產(chǎn)生扭矩戈勾,作用在電機軸上形成力甜海。電機應用場景眾多罪焰,在消費市場彩淮、工業(yè)喜喂、車載等都有應用誓斥。
下面我們首先通過復盤海外高端電機廠商的發(fā)展歷程婴氮,了解率先布局高壁壘/新興領域+掌握一體化技術斯棒、掌握先發(fā)優(yōu)勢是維持電機企業(yè)高利潤的關鍵。當前電機行業(yè)競爭激烈主经,人形機器人蓄勢待發(fā)荣暮,驅動電機廠商抓住技術更新迭代的機遇,及時布局伺服電機仇钞、空心杯電機嗡窑、無框電機等,真正實現(xiàn)國產(chǎn)替代沖出重圍毯甘,在下一階段競爭中搶占先機夭蹦。
01電機行業(yè)概述
1.電機定義及組成
電機是一種利用電與磁相互作用從而實現(xiàn)能量轉換與傳遞的機械電磁裝置。廣義的電機包括電動機撇熬、發(fā)電機和特種電機庐丁。電動機從電系統(tǒng)吸收電能,向機械系統(tǒng)輸出機械能烧已,各類型的電機廣泛應用于我國經(jīng)濟生產(chǎn)各部門以及家用電器中榨凭,主要作為驅動各種機械設備的動力;發(fā)電機從機械系統(tǒng)吸收機械能烘牌,向電系統(tǒng)輸出電能郑迅,發(fā)電機和相關設備的技術進步,使人們能夠利用熱能撮点、水能令聂、核能以及風能、太陽能固棚、生物質能等能源發(fā)電统翩,向國民經(jīng)濟各部門和廣大城鄉(xiāng)居民提供所需電能;特種電機主要是指使用環(huán)境此洲、生產(chǎn)工藝厂汗、技術標準等比較特殊而區(qū)別于普通電機的電機委粉。
從結構上來看,不同類型電機結構雖然不同娶桦,但一般都是由三大部分組成贾节,即固定部分、轉動部分和輔助部分衷畦。固定部分主要由定子機座栗涂、機架、定子鐵心祈争、定子繞組斤程、端蓋及底板等導磁、導電和支撐固定等結構部件組合菩混;電機的轉動部分包括轉軸暖释、轉子鐵心、轉子支架波烘、轉子繞組在摔、集電環(huán)、換向器和風扇等部件亥矿;輔助部分包括軸承唤吐、電刷和冷卻器等。
2.電機分類
電機有多種分類方式锨飞,按照應用領域分為動力電機和控制電機诫幼;按照電源類型分為直流電機和交流電機。
(1)按照應用領域分為動力電機和控制電機
動力電機輸出功率較大徘敦,注重電機的驅動翅殃、運行及制動性能,主要應用于汽車虾钾、家電臊娩、小型機床等領域⊥改郏控制電機側重電機輸出量的幅頻特性框全、相頻特性及輸出特性的精度、靈敏度干签、穩(wěn)定性津辩、線性度等指標,精度高容劳、響應速度快喘沿,主要在自動控制系統(tǒng)中承擔執(zhí)行、檢測和解算功能竭贩。
1)動力電機
按照運動方式進一步分為旋轉電機和直線電機蚜印。直線電機可看作由旋轉電機展平而得筋岛,其定子叫初級、轉子叫次級晒哄,其優(yōu)勢在于可以直接將電能轉換為直線運動的機械能,而無需再借助中間轉換裝置肪获。常見的直線電機可分為U型槽式寝凌、平板式和管式。其主要應用于自動控制系統(tǒng)孝赫、短距離需要巨大直線運動能的裝置或作為長期連續(xù)運行的驅動電機央颈,例如用于磁懸浮列車以及無鋼絲繩電梯的驅動。
2)控制電機
按照控制方式進一步分為步進電機岗制、伺服電機械耙、力矩電機。
步進電機是一種把電脈沖信號轉換成角位移的電動機刷男,每輸入一個脈沖信號袖蝙,步進電機就按照設定的方向轉動一個固定的角度。其結構簡單但效率和精度較低剪碱,多用于辦公自動化羊耸、通信設備、印刷設備等領域穆递。
伺服電機相較于步進電機增加了編碼器與反饋機制葵伟,使得驅動器可以根據(jù)目標值與編碼器的反饋信號之間的差異來調整轉子轉動的角度,從而可實現(xiàn)更精密的控制词惭,主要適用于半導體夕谬、光伏、鋰電扣墩、工業(yè)自動化哲银、機器人等對于控制精度、速度響應呻惕、過載能力及穩(wěn)定性要求高的領域盘榨。空心杯電機是一種特殊的伺服電機蟆融,采用無鐵芯轉子草巡,呈空心的杯狀結構,內部環(huán)繞著繞組和磁鐵型酥。
力矩電機是以扭矩為控制方向的電機山憨,采用開環(huán)控制。當負載轉矩增大時能自動降低轉速弥喉,同時加大輸出轉矩郁竟,當負載轉矩為一定值時改變電機端電壓便可調速玛迄。在電動機低速甚至堵轉(轉子無法轉動)時仍能持續(xù)運轉,不會造成電動機的損壞棚亩,并提供穩(wěn)定的力矩給負載蓖议,具有低轉速、大扭矩腹瞒、過載能力強毁几、響應快、特性線性度好等優(yōu)點孝尺。力矩電機分為有框力矩電機和無框力矩電機陵租。
(2)按照電源類型分為直流電機和交流電機
直流電機由直流電源驅動,交流電機由交流電源驅動洼宪。直流電機調速性能好育床、啟動力矩大,適用于在重負載下啟動或需要均勻調節(jié)轉速的機械绒霹。交流電機效率高松浆、噪音低,常用于家用電器中擅啸。
1)直流電機
按照電刷的有無進一步分為有刷電機與無刷電機馒脏。對于直流電機,為使轉子轉動需要不斷改變電流方向镣学。
有刷電機采用機械換向歌淹,內部的電樞和換向器一起旋轉,而外部的磁極和電刷都不動黎炉。通過換向器與電刷的交替接觸枝秤,電機運行時電流的方向就會不斷改變,從而改變電機的運動方向慷嗜。其優(yōu)勢在于啟動快速淀弹、制動及時、調速平穩(wěn)庆械,并且啟動電流大薇溃、在低速時扭矩大,因而能帶很重的負荷缭乘,常用在電鉆等日常電動工具中沐序。但由于換向器與電刷之間存在摩擦,因而電刷易損耗堕绩、壽命短策幼,并且效率較低。
無刷電機采用電氣換向,以霍爾元件等電子換向器替代了機械電刷裝置特姐,其線圈不動而磁極旋轉晶丘。其原理是通過霍爾元件感知永磁體磁極的位置,從而適時切換線圈中電流的方向裁鸦,以產(chǎn)生正確方向的磁力來驅動電機象体。無刷電機的優(yōu)勢在于故障率低、使用壽命長肮脱、運行時間和電壓比較穩(wěn)定档改。
2)交流電機
交流電機按照電源類型分為單相電機與三相電機。單相電機采用單相交流電源供電攒置,定子僅含一個繞組,需借助啟動線圈或運行電容器等以產(chǎn)生旋轉磁場披蚕。特點是結構簡單尖坦、維修方便,多應用于小型家用電器等生活場景讹渴。三相電機采用三相交流電源供電装屈,定子繞組分為三組,通入互差120°的交流電就可產(chǎn)生旋轉磁場擒欢。三相電機效率高路学、功率大、可靠性和精度高盒件,多用于水泵蹬碧、機床等工業(yè)領域。
交流電機按照轉子轉速與定子旋轉磁場的轉速是否相同炒刁,交流電機分為同步電機與異步電機恩沽。同步電機的轉速恒定,而異步電機的轉速可以隨著負載的變化而調節(jié)翔始。常見的電力拖動機械大多由異步電機驅動罗心,如空氣壓縮機、鼓風機城瞎、大型起重設備等渤闷。而同步電機主要適用于要求轉速恒定的大功率生產(chǎn)機械,如連續(xù)式軋鋼機脖镀、球磨機等飒箭,由于其造價昂貴、維修困難而應用較少蜒灰。