哈爾濱電機是一種將電能轉換為機械能的裝置畏鼓。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)生扭矩邻吞,作用在電機軸上形成力。電機應用場景眾多橱脸,在消費市場础米、工業(yè)、車載等都有應用添诉。
下面我們首先通過復盤海外高端電機廠商的發(fā)展歷程屁桑,了解率先布局高壁壘/新興領域+掌握一體化技術医寿、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)競爭激烈蘑斧,人形機器人蓄勢待發(fā)靖秩,驅動電機廠商抓住技術更新迭代的機遇,及時布局伺服電機堡喳、空心杯電機件父、無框電機等,真正實現(xiàn)國產(chǎn)替代沖出重圍祸播,在下一階段競爭中搶占先機夹它。
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遭唠、發(fā)電機和特種電機恢儡。電動機從電系統(tǒng)吸收電能,向機械系統(tǒng)輸出機械能颊姻,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组莲,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)吸收機械能嫩碘,向電系統(tǒng)輸出電能迂擅,發(fā)電機和相關設備的技術進步,使人們能夠利用熱能臊啃、水能症丁、核能以及風能、太陽能旋圆、生物質能等能源發(fā)電宠默,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)境灵巧、生產(chǎn)工藝搀矫、技術標準等比較特殊而區(qū)別于普通電機的電機。
從結構上來看刻肄,不同類型電機結構雖然不同瓤球,但一般都是由三大部分組成,即固定部分敏弃、轉動部分和輔助部分卦羡。固定部分主要由定子機座、機架麦到、定子鐵心绿饵、定子繞組、端蓋及底板等導磁瓶颠、導電和支撐固定等結構部件組合拟赊;電機的轉動部分包括轉軸椭吠、轉子鐵心、轉子支架蹲瘩、轉子繞組炬锦、集電環(huán)、換向器和風扇等部件架揉;輔助部分包括軸承纤秃、電刷和冷卻器等。
2.電機分類
電機有多種分類方式吕迁,按照應用領域分為動力電機和控制電機;按照電源類型分為直流電機和交流電機傲钳。
(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肿圾,注重電機的驅動、運行及制動性能棺昵,主要應用于汽車簇戳、家電、小型機床等領域销贝》梗控制電機側重電機輸出量的幅頻特性、相頻特性及輸出特性的精度堆生、靈敏度专缠、穩(wěn)定性、線性度等指標淑仆,精度高涝婉、響應速度快,主要在自動控制系統(tǒng)中承擔執(zhí)行蔗怠、檢測和解算功能墩弯。
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。直線電機可看作由旋轉電機展平而得寞射,其定子叫初級渔工、轉子叫次級,其優(yōu)勢在于可以直接將電能轉換為直線運動的機械能桥温,而無需再借助中間轉換裝置引矩。常見的直線電機可分為U型槽式、平板式和管式策治。其主要應用于自動控制系統(tǒng)脓魏、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,例如用于磁懸浮列車以及無鋼絲繩電梯的驅動肄埠。
2)控制電機
按照控制方式進一步分為步進電機妄舅、伺服電機知狂、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和绳,每輸入一個脈沖信號啰痒,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挺教,多用于辦公自動化锥拖、通信設備、印刷設備等領域阎肌。
伺服電機相較于步進電機增加了編碼器與反饋機制昌漏,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(diào)整轉子轉動的角度,從而可實現(xiàn)更精密的控制将遮,主要適用于半導體布筷、光伏、鋰電近弟、工業(yè)自動化缅糟、機器人等對于控制精度、速度響應祷愉、過載能力及穩(wěn)定性要求高的領域窗宦。空心杯電機是一種特殊的伺服電機二鳄,采用無鐵芯轉子赴涵,呈空心的杯狀結構,內(nèi)部環(huán)繞著繞組和磁鐵订讼。
力矩電機是以扭矩為控制方向的電機句占,采用開環(huán)控制。當負載轉矩增大時能自動降低轉速躯嫉,同時加大輸出轉矩纱烘,當負載轉矩為一定值時改變電機端電壓便可調(diào)速。在電動機低速甚至堵轉(轉子無法轉動)時仍能持續(xù)運轉祈餐,不會造成電動機的損壞擂啥,并提供穩(wěn)定的力矩給負載,具有低轉速萤翔、大扭矩俺乓、過載能力強、響應快讼谅、特性線性度好等優(yōu)點檀丝。力矩電機分為有框力矩電機和無框力矩電機。
(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残神。直流電機調(diào)速性能好割懊、啟動力矩大,適用于在重負載下啟動或需要均勻調(diào)節(jié)轉速的機械新浦。交流電機效率高烙赴、噪音低,常用于家用電器中笋条。
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斑柬。對于直流電機,為使轉子轉動需要不斷改變電流方向执执。
有刷電機采用機械換向筝野,內(nèi)部的電樞和換向器一起旋轉,而外部的磁極和電刷都不動粤剧。通過換向器與電刷的交替接觸遗座,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俊扳。其優(yōu)勢在于啟動快速、制動及時猛遍、調(diào)速平穩(wěn)馋记,并且啟動電流大、在低速時扭矩大懊烤,因而能帶很重的負荷梯醒,常用在電鉆等日常電動工具中。但由于換向器與電刷之間存在摩擦腌紧,因而電刷易損耗茸习、壽命短,并且效率較低壁肋。
無刷電機采用電氣換向号胚,以霍爾元件等電子換向器替代了機械電刷裝置,其線圈不動而磁極旋轉逊汤。其原理是通過霍爾元件感知永磁體磁極的位置崎亚,從而適時切換線圈中電流的方向,以產(chǎn)生正確方向的磁力來驅動電機啥榜。無刷電機的優(yōu)勢在于故障率低涉炒、使用壽命長、運行時間和電壓比較穩(wěn)定掏博。
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殃玻。單相電機采用單相交流電源供電,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)生旋轉磁場肆鸿。特點是結構簡單煞仑、維修方便,多應用于小型家用電器等生活場景猴襟。三相電機采用三相交流電源供電许话,定子繞組分為三組,通入互差120°的交流電就可產(chǎn)生旋轉磁場曼庆。三相電機效率高稍途、功率大、可靠性和精度高砚婆,多用于水泵械拍、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装盯,交流電機分為同步電機與異步電機坷虑。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(diào)節(jié)埂奈。常見的電力拖動機械大多由異步電機驅動迄损,如空氣壓縮機、鼓風機账磺、大型起重設備等芹敌。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)式軋鋼機垮抗、球磨機等氏捞,由于其造價昂貴、維修困難而應用較少冒版。