房山電機(jī)是一種將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置久挖。大多數(shù)電機(jī)通過電流在導(dǎo)線繞組中與磁場(chǎng)的相互作用來產(chǎn)生扭矩阱冶,作用在電機(jī)軸上形成力假丧。電機(jī)應(yīng)用場(chǎng)景眾多,在消費(fèi)市場(chǎng)县耽、工業(yè)盲妈、車載等都有應(yīng)用。
下面我們首先通過復(fù)盤海外高端電機(jī)廠商的發(fā)展歷程徒浸,了解率先布局高壁壘/新興領(lǐng)域+掌握一體化技術(shù)棠蹬、掌握先發(fā)優(yōu)勢(shì)是維持電機(jī)企業(yè)高利潤(rùn)的關(guān)鍵。當(dāng)前電機(jī)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈躯琐,人形機(jī)器人蓄勢(shì)待發(fā)偷颜,驅(qū)動(dòng)電機(jī)廠商抓住技術(shù)更新迭代的機(jī)遇,及時(shí)布局伺服電機(jī)囊古、空心杯電機(jī)旦坷、無(wú)框電機(jī)等,真正實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代沖出重圍,在下一階段競(jìng)爭(zhēng)中搶占先機(jī)庶鸡。
01電機(jī)行業(yè)概述
1.電機(jī)定義及組成
電機(jī)是一種利用電與磁相互作用從而實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換與傳遞的機(jī)械電磁裝置。廣義的電機(jī)包括電動(dòng)機(jī)放余、發(fā)電機(jī)和特種電機(jī)沈宛。電動(dòng)機(jī)從電系統(tǒng)吸收電能,向機(jī)械系統(tǒng)輸出機(jī)械能征炼,各類型的電機(jī)廣泛應(yīng)用于我國(guó)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)各部門以及家用電器中析既,主要作為驅(qū)動(dòng)各種機(jī)械設(shè)備的動(dòng)力;發(fā)電機(jī)從機(jī)械系統(tǒng)吸收機(jī)械能谆奥,向電系統(tǒng)輸出電能眼坏,發(fā)電機(jī)和相關(guān)設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步,使人們能夠利用熱能酸些、水能宰译、核能以及風(fēng)能、太陽(yáng)能魄懂、生物質(zhì)能等能源發(fā)電沿侈,向國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門和廣大城鄉(xiāng)居民提供所需電能;特種電機(jī)主要是指使用環(huán)境市栗、生產(chǎn)工藝缀拭、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等比較特殊而區(qū)別于普通電機(jī)的電機(jī)。
從結(jié)構(gòu)上來看填帽,不同類型電機(jī)結(jié)構(gòu)雖然不同蛛淋,但一般都是由三大部分組成,即固定部分蔗须、轉(zhuǎn)動(dòng)部分和輔助部分羊脾。固定部分主要由定子機(jī)座、機(jī)架澈渠、定子鐵心蜈坛、定子繞組、端蓋及底板等導(dǎo)磁坞鲁、導(dǎo)電和支撐固定等結(jié)構(gòu)部件組合啦铣;電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分包括轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵心萄撇、轉(zhuǎn)子支架圈烘、轉(zhuǎn)子繞組、集電環(huán)该眨、換向器和風(fēng)扇等部件筋氮;輔助部分包括軸承、電刷和冷卻器等兢糯。
2.電機(jī)分類
電機(jī)有多種分類方式心唆,按照應(yīng)用領(lǐng)域分為動(dòng)力電機(jī)和控制電機(jī)贸伐;按照電源類型分為直流電機(jī)和交流電機(jī)。
(1)按照應(yīng)用領(lǐng)域分為動(dòng)力電機(jī)和控制電機(jī)
動(dòng)力電機(jī)輸出功率較大怔揩,注重電機(jī)的驅(qū)動(dòng)捉邢、運(yùn)行及制動(dòng)性能,主要應(yīng)用于汽車商膊、家電伏伐、小型機(jī)床等領(lǐng)域≡尾穑控制電機(jī)側(cè)重電機(jī)輸出量的幅頻特性藐翎、相頻特性及輸出特性的精度、靈敏度实幕、穩(wěn)定性吝镣、線性度等指標(biāo),精度高茬缩、響應(yīng)速度快赤惊,主要在自動(dòng)控制系統(tǒng)中承擔(dān)執(zhí)行、檢測(cè)和解算功能凰锡。
1)動(dòng)力電機(jī)
按照運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)一步分為旋轉(zhuǎn)電機(jī)和直線電機(jī)未舟。直線電機(jī)可看作由旋轉(zhuǎn)電機(jī)展平而得,其定子叫初級(jí)忿脉、轉(zhuǎn)子叫次級(jí)少烙,其優(yōu)勢(shì)在于可以直接將電能轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能,而無(wú)需再借助中間轉(zhuǎn)換裝置稻悟。常見的直線電機(jī)可分為U型槽式尸褪、平板式和管式。其主要應(yīng)用于自動(dòng)控制系統(tǒng)碉榔、短距離需要巨大直線運(yùn)動(dòng)能的裝置或作為長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)電機(jī)线区,例如用于磁懸浮列車以及無(wú)鋼絲繩電梯的驅(qū)動(dòng)。
2)控制電機(jī)
按照控制方式進(jìn)一步分為步進(jìn)電機(jī)拄央、伺服電機(jī)铜殉、力矩電機(jī)。
步進(jìn)電機(jī)是一種把電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移的電動(dòng)機(jī)存睬,每輸入一個(gè)脈沖信號(hào)郊察,步進(jìn)電機(jī)就按照設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但效率和精度較低栽逸,多用于辦公自動(dòng)化酷窥、通信設(shè)備、印刷設(shè)備等領(lǐng)域。
伺服電機(jī)相較于步進(jìn)電機(jī)增加了編碼器與反饋機(jī)制蓬推,使得驅(qū)動(dòng)器可以根據(jù)目標(biāo)值與編碼器的反饋信號(hào)之間的差異來調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度妆棒,從而可實(shí)現(xiàn)更精密的控制,主要適用于半導(dǎo)體拳氢、光伏募逞、鋰電、工業(yè)自動(dòng)化馋评、機(jī)器人等對(duì)于控制精度、速度響應(yīng)刺啦、過載能力及穩(wěn)定性要求高的領(lǐng)域留特。空心杯電機(jī)是一種特殊的伺服電機(jī)玛瘸,采用無(wú)鐵芯轉(zhuǎn)子蜕青,呈空心的杯狀結(jié)構(gòu),內(nèi)部環(huán)繞著繞組和磁鐵糊渊。
力矩電機(jī)是以扭矩為控制方向的電機(jī)旋钓,采用開環(huán)控制。當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大時(shí)能自動(dòng)降低轉(zhuǎn)速舆骚,同時(shí)加大輸出轉(zhuǎn)矩鱼谅,當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為一定值時(shí)改變電機(jī)端電壓便可調(diào)速。在電動(dòng)機(jī)低速甚至堵轉(zhuǎn)(轉(zhuǎn)子無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng))時(shí)仍能持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)悉歼,不會(huì)造成電動(dòng)機(jī)的損壞益若,并提供穩(wěn)定的力矩給負(fù)載,具有低轉(zhuǎn)速洁操、大扭矩打气、過載能力強(qiáng)、響應(yīng)快蛋揖、特性線性度好等優(yōu)點(diǎn)巡住。力矩電機(jī)分為有框力矩電機(jī)和無(wú)框力矩電機(jī)。
(2)按照電源類型分為直流電機(jī)和交流電機(jī)
直流電機(jī)由直流電源驅(qū)動(dòng)溶孽,交流電機(jī)由交流電源驅(qū)動(dòng)趴贝。直流電機(jī)調(diào)速性能好、啟動(dòng)力矩大合弥,適用于在重負(fù)載下啟動(dòng)或需要均勻調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的機(jī)械茉唉。交流電機(jī)效率高、噪音低结执,常用于家用電器中度陆。
1)直流電機(jī)
按照電刷的有無(wú)進(jìn)一步分為有刷電機(jī)與無(wú)刷電機(jī)。對(duì)于直流電機(jī),為使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)需要不斷改變電流方向懂傀。
有刷電機(jī)采用機(jī)械換向趾诗,內(nèi)部的電樞和換向器一起旋轉(zhuǎn),而外部的磁極和電刷都不動(dòng)蹬蚁。通過換向器與電刷的交替接觸恃泪,電機(jī)運(yùn)行時(shí)電流的方向就會(huì)不斷改變,從而改變電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向犀斋。其優(yōu)勢(shì)在于啟動(dòng)快速贝乎、制動(dòng)及時(shí)、調(diào)速平穩(wěn)叽粹,并且啟動(dòng)電流大览效、在低速時(shí)扭矩大,因而能帶很重的負(fù)荷盼饼,常用在電鉆等日常電動(dòng)工具中新砖。但由于換向器與電刷之間存在摩擦,因而電刷易損耗豺啦、壽命短冒衍,并且效率較低。
無(wú)刷電機(jī)采用電氣換向肛劈,以霍爾元件等電子換向器替代了機(jī)械電刷裝置搭屿,其線圈不動(dòng)而磁極旋轉(zhuǎn)。其原理是通過霍爾元件感知永磁體磁極的位置影焙,從而適時(shí)切換線圈中電流的方向戈秕,以產(chǎn)生正確方向的磁力來驅(qū)動(dòng)電機(jī)。無(wú)刷電機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于故障率低襟笋、使用壽命長(zhǎng)嫡贷、運(yùn)行時(shí)間和電壓比較穩(wěn)定。
2)交流電機(jī)
交流電機(jī)按照電源類型分為單相電機(jī)與三相電機(jī)抵肌。單相電機(jī)采用單相交流電源供電朴埂,定子僅含一個(gè)繞組,需借助啟動(dòng)線圈或運(yùn)行電容器等以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)默蚌。特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單冻晤、維修方便,多應(yīng)用于小型家用電器等生活場(chǎng)景绸吸。三相電機(jī)采用三相交流電源供電鼻弧,定子繞組分為三組,通入互差120°的交流電就可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)锦茁。三相電機(jī)效率高攘轩、功率大叉存、可靠性和精度高,多用于水泵度帮、機(jī)床等工業(yè)領(lǐng)域歼捏。
交流電機(jī)按照轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速是否相同,交流電機(jī)分為同步電機(jī)與異步電機(jī)笨篷。同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速恒定瞳秽,而異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以隨著負(fù)載的變化而調(diào)節(jié)。常見的電力拖動(dòng)機(jī)械大多由異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)率翅,如空氣壓縮機(jī)练俐、鼓風(fēng)機(jī)、大型起重設(shè)備等疙铜。而同步電機(jī)主要適用于要求轉(zhuǎn)速恒定的大功率生產(chǎn)機(jī)械搓陈,如連續(xù)式軋鋼機(jī)、球磨機(jī)等砖蕾,由于其造價(jià)昂貴、維修困難而應(yīng)用較少贮秤。