嘉定電機是一種將電能轉換為機械能的裝置倚搬。大多數電機通過電流在導線繞組中與磁場的相互作用來產生扭矩距堂,作用在電機軸上形成力甩高。電機應用場景眾多,在消費市場淡榕、工業(yè)迂腔、車載等都有應用钟牛。
下面我們首先通過復盤海外高端電機廠商的發(fā)展歷程,了解率先布局高壁壘/新興領域+掌握一體化技術膝擂、掌握先發(fā)優(yōu)勢是維持電機企業(yè)高利潤的關鍵虑啤。當前電機行業(yè)競爭激烈,人形機器人蓄勢待發(fā)架馋,驅動電機廠商抓住技術更新迭代的機遇狞山,及時布局伺服電機、空心杯電機叉寂、無框電機等萍启,真正實現國產替代沖出重圍,在下一階段競爭中搶占先機屏鳍。
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能量轉換與傳遞的機械電磁裝置勘纯。廣義的電機包括電動機、發(fā)電機和特種電機孕蝉。電動機從電系統吸收電能屡律,向機械系統輸出機械能,各類型的電機廣泛應用于我國經濟生產各部門以及家用電器中降淮,主要作為驅動各種機械設備的動力;發(fā)電機從機械系統吸收機械能缓冷,向電系統輸出電能铝三,發(fā)電機和相關設備的技術進步,使人們能夠利用熱能即倦、水能羹浪、核能以及風能、太陽能疚线、生物質能等能源發(fā)電雀司,向國民經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)境背渤、生產工藝奉念、技術標準等比較特殊而區(qū)別于普通電機的電機。
從結構上來看熊骆,不同類型電機結構雖然不同鹿竭,但一般都是由三大部分組成,即固定部分纳倚、轉動部分和輔助部分胜溢。固定部分主要由定子機座、機架章母、定子鐵心母蛛、定子繞組翩剪、端蓋及底板等導磁、導電和支撐固定等結構部件組合彩郊;電機的轉動部分包括轉軸肢专、轉子鐵心、轉子支架焦辅、轉子繞組博杖、集電環(huán)、換向器和風扇等部件筷登;輔助部分包括軸承剃根、電刷和冷卻器等。
2.電機分類
電機有多種分類方式前方,按照應用領域分為動力電機和控制電機狈醉;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惠险,注重電機的驅動苗傅、運行及制動性能,主要應用于汽車燎拟、家電靶疟、小型機床等領域∠砻耄控制電機側重電機輸出量的幅頻特性脂桂、相頻特性及輸出特性的精度、靈敏度蛆古、穩(wěn)定性港驶、線性度等指標,精度高舔伴、響應速度快滨靴,主要在自動控制系統中承擔執(zhí)行、檢測和解算功能溃柑。
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巴疾。直線電機可看作由旋轉電機展平而得,其定子叫初級摆抑、轉子叫次級转砖,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鲸伴。常見的直線電機可分為U型槽式府蔗、平板式和管式。其主要應用于自動控制系統汞窗、短距離需要巨大直線運動能的裝置或作為長期連續(xù)運行的驅動電機姓赤,例如用于磁懸浮列車以及無鋼絲繩電梯的驅動赡译。
2)控制電機
按照控制方式進一步分為步進電機、伺服電機不铆、力矩電機蝌焚。
步進電機是一種把電脈沖信號轉換成角位移的電動機,每輸入一個脈沖信號誓斥,步進電機就按照設定的方向轉動一個固定的角度只洒。其結構簡單但效率和精度較低,多用于辦公自動化劳坑、通信設備毕谴、印刷設備等領域。
伺服電機相較于步進電機增加了編碼器與反饋機制距芬,使得驅動器可以根據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霉尊,從而可實現更精密的控制,主要適用于半導體珍催、光伏督赡、鋰電、工業(yè)自動化禾底、機器人等對于控制精度磷可、速度響應、過載能力及穩(wěn)定性要求高的領域伍奏⊥腊觯空心杯電機是一種特殊的伺服電機,采用無鐵芯轉子肿蚂,呈空心的杯狀結構,內部環(huán)繞著繞組和磁鐵煮卢。
力矩電機是以扭矩為控制方向的電機措找,采用開環(huán)控制。當負載轉矩增大時能自動降低轉速争造,同時加大輸出轉矩蝗羊,當負載轉矩為一定值時改變電機端電壓便可調速。在電動機低速甚至堵轉(轉子無法轉動)時仍能持續(xù)運轉仁锯,不會造成電動機的損壞耀找,并提供穩(wěn)定的力矩給負載,具有低轉速业崖、大扭矩野芒、過載能力強、響應快双炕、特性線性度好等優(yōu)點狞悲。力矩電機分為有框力矩電機和無框力矩電機撮抓。
(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摇锋。直流電機調速性能好丹拯、啟動力矩大,適用于在重負載下啟動或需要均勻調節(jié)轉速的機械荸恕。交流電機效率高乖酬、噪音低,常用于家用電器中洪洪。
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先俐。對于直流電機,為使轉子轉動需要不斷改變電流方向迟铺。
有刷電機采用機械換向视樱,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舅狭。通過換向器與電刷的交替接觸哼曙,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秸严。其優(yōu)勢在于啟動快速液互、制動及時、調速平穩(wěn)恍肢,并且啟動電流大匈歼、在低速時扭矩大,因而能帶很重的負荷摧辣,常用在電鉆等日常電動工具中飞校。但由于換向器與電刷之間存在摩擦,因而電刷易損耗旨袒、壽命短汁针,并且效率較低。
無刷電機采用電氣換向砚尽,以霍爾元件等電子換向器替代了機械電刷裝置施无,其線圈不動而磁極旋轉。其原理是通過霍爾元件感知永磁體磁極的位置必孤,從而適時切換線圈中電流的方向猾骡,以產生正確方向的磁力來驅動電機。無刷電機的優(yōu)勢在于故障率低敷搪、使用壽命長兴想、運行時間和電壓比較穩(wěn)定。
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襟企,定子僅含一個繞組嘱么,需借助啟動線圈或運行電容器等以產生旋轉磁場。特點是結構簡單顽悼、維修方便曼振,多應用于小型家用電器等生活場景。三相電機采用三相交流電源供電孝仅,定子繞組分為三組群肌,通入互差120°的交流電就可產生旋轉磁場。三相電機效率高逊参、功率大歧晕、可靠性和精度高,多用于水泵洪铣、機床等工業(yè)領域捕导。
交流電機按照轉子轉速與定子旋轉磁場的轉速是否相同,交流電機分為同步電機與異步電機学和。同步電機的轉速恒定孔选,而異步電機的轉速可以隨著負載的變化而調節(jié)。常見的電力拖動機械大多由異步電機驅動袋滔,如空氣壓縮機厨鸣、鼓風機、大型起重設備等缩旬。而同步電機主要適用于要求轉速恒定的大功率生產機械续誉,如連續(xù)式軋鋼機、球磨機等初肉,由于其造價昂貴酷鸦、維修困難而應用較少。