本溪電機是一種將電能(neng)轉換(huan)為機械能(neng)的(de)裝(zhuang)置(zhi)。大多數電機通過電流在導線繞組中(zhong)與磁場(chang)的(de)相互作用來產生扭(niu)矩，作用在電機軸(zhou)上形(xing)成(cheng)力。電機應(ying)(ying)用場(chang)景(jing)眾多，在消費市(shi)場(chang)、工業、車載等(deng)都(dou)有應(ying)(ying)用。

下面我們首先(xian)通過(guo)復盤海(hai)外高(gao)端電(dian)(dian)機(ji)(ji)廠(chang)商(shang)的發(fa)(fa)展歷(li)程，了解(jie)率先(xian)布局(ju)(ju)高(gao)壁壘/新興(xing)領(ling)域+掌(zhang)握(wo)一體化技術、掌(zhang)握(wo)先(xian)發(fa)(fa)優勢是維持電(dian)(dian)機(ji)(ji)企(qi)業高(gao)利潤的關鍵。當前電(dian)(dian)機(ji)(ji)行業競(jing)爭激烈(lie)，人形機(ji)(ji)器人蓄勢待發(fa)(fa)，驅動電(dian)(dian)機(ji)(ji)廠(chang)商(shang)抓住技術更新迭代(dai)的機(ji)(ji)遇(yu)，及(ji)時布局(ju)(ju)伺服電(dian)(dian)機(ji)(ji)、空心杯電(dian)(dian)機(ji)(ji)、無框電(dian)(dian)機(ji)(ji)等，真(zhen)正(zheng)實現國產替代(dai)沖出重圍，在下一階段競(jing)爭中搶(qiang)占先(xian)機(ji)(ji)。

01電機行業概述

1.電機定義及組成

電(dian)機(ji)是一(yi)種(zhong)利用電(dian)與磁相互(hu)作用從而(er)實(shi)現能(neng)量轉換與傳遞的(de)機(ji)械(xie)(xie)(xie)電(dian)磁裝置。廣(guang)義的(de)電(dian)機(ji)包括電(dian)動(dong)機(ji)、發電(dian)機(ji)和(he)(he)特(te)種(zhong)電(dian)機(ji)。電(dian)動(dong)機(ji)從電(dian)系(xi)統吸收(shou)電(dian)能(neng)，向(xiang)機(ji)械(xie)(xie)(xie)系(xi)統輸(shu)出(chu)機(ji)械(xie)(xie)(xie)能(neng)，各(ge)類型的(de)電(dian)機(ji)廣(guang)泛應用于我國(guo)經濟生產各(ge)部門以及家用電(dian)器中，主要(yao)作為驅動(dong)各(ge)種(zhong)機(ji)械(xie)(xie)(xie)設(she)備(bei)的(de)動(dong)力(li)；發電(dian)機(ji)從機(ji)械(xie)(xie)(xie)系(xi)統吸收(shou)機(ji)械(xie)(xie)(xie)能(neng)，向(xiang)電(dian)系(xi)統輸(shu)出(chu)電(dian)能(neng)，發電(dian)機(ji)和(he)(he)相關設(she)備(bei)的(de)技術進步，使人們能(neng)夠利用熱能(neng)、水能(neng)、核能(neng)以及風能(neng)、太陽(yang)能(neng)、生物質能(neng)等能(neng)源發電(dian)，向(xiang)國(guo)民經濟各(ge)部門和(he)(he)廣(guang)大城鄉居民提供所需電(dian)能(neng)；特(te)種(zhong)電(dian)機(ji)主要(yao)是指使用環(huan)境、生產工藝(yi)、技術標準(zhun)等比較特(te)殊而(er)區別于普通電(dian)機(ji)的(de)電(dian)機(ji)。

從結構上(shang)來看(kan)，不同(tong)類型電(dian)機(ji)結構雖然不同(tong)，但一般(ban)都是由(you)三大部(bu)(bu)(bu)分(fen)組成(cheng)，即(ji)固定(ding)(ding)(ding)部(bu)(bu)(bu)分(fen)、轉動部(bu)(bu)(bu)分(fen)和輔(fu)助部(bu)(bu)(bu)分(fen)。固定(ding)(ding)(ding)部(bu)(bu)(bu)分(fen)主要由(you)定(ding)(ding)(ding)子(zi)(zi)(zi)機(ji)座、機(ji)架(jia)、定(ding)(ding)(ding)子(zi)(zi)(zi)鐵心、定(ding)(ding)(ding)子(zi)(zi)(zi)繞(rao)組、端蓋及底板(ban)等導磁、導電(dian)和支(zhi)撐固定(ding)(ding)(ding)等結構部(bu)(bu)(bu)件組合；電(dian)機(ji)的轉動部(bu)(bu)(bu)分(fen)包(bao)括(kuo)轉軸(zhou)、轉子(zi)(zi)(zi)鐵心、轉子(zi)(zi)(zi)支(zhi)架(jia)、轉子(zi)(zi)(zi)繞(rao)組、集電(dian)環、換向器和風扇等部(bu)(bu)(bu)件；輔(fu)助部(bu)(bu)(bu)分(fen)包(bao)括(kuo)軸(zhou)承、電(dian)刷和冷卻(que)器等。

2.電機分類

電(dian)(dian)(dian)機(ji)有多(duo)種分(fen)類方式，按照應用領域分(fen)為動力電(dian)(dian)(dian)機(ji)和控制電(dian)(dian)(dian)機(ji)；按照電(dian)(dian)(dian)源類型分(fen)為直流電(dian)(dian)(dian)機(ji)和交流電(dian)(dian)(dian)機(ji)。

（1）按照應用領(ling)域分為(wei)動(dong)力電(dian)機和控制電(dian)機

動(dong)力電(dian)(dian)機輸出(chu)(chu)功(gong)率較大，注(zhu)重電(dian)(dian)機的驅(qu)動(dong)、運(yun)行及制(zhi)動(dong)性能(neng)，主要(yao)應用于汽車、家電(dian)(dian)、小型(xing)機床(chuang)等領域。控(kong)制(zhi)電(dian)(dian)機側重電(dian)(dian)機輸出(chu)(chu)量的幅頻(pin)特(te)性、相頻(pin)特(te)性及輸出(chu)(chu)特(te)性的精(jing)度(du)(du)、靈敏(min)度(du)(du)、穩(wen)定(ding)性、線性度(du)(du)等指標，精(jing)度(du)(du)高、響應速度(du)(du)快(kuai)，主要(yao)在自動(dong)控(kong)制(zhi)系統中承擔執行、檢測和解算功(gong)能(neng)。

1）動力電機

按照運(yun)動(dong)(dong)方式(shi)進一(yi)步分為旋(xuan)轉(zhuan)電(dian)(dian)機(ji)和(he)直(zhi)(zhi)線(xian)電(dian)(dian)機(ji)。直(zhi)(zhi)線(xian)電(dian)(dian)機(ji)可看作(zuo)由(you)旋(xuan)轉(zhuan)電(dian)(dian)機(ji)展平而得(de)，其定子(zi)叫初(chu)級、轉(zhuan)子(zi)叫次(ci)級，其優勢(shi)在于可以(yi)直(zhi)(zhi)接將電(dian)(dian)能(neng)(neng)轉(zhuan)換為直(zhi)(zhi)線(xian)運(yun)動(dong)(dong)的(de)(de)機(ji)械能(neng)(neng)，而無需再(zai)借助中間轉(zhuan)換裝(zhuang)置。常見的(de)(de)直(zhi)(zhi)線(xian)電(dian)(dian)機(ji)可分為U型槽(cao)式(shi)、平板式(shi)和(he)管式(shi)。其主要(yao)應用(yong)于自動(dong)(dong)控制系(xi)統(tong)、短距離(li)需要(yao)巨大直(zhi)(zhi)線(xian)運(yun)動(dong)(dong)能(neng)(neng)的(de)(de)裝(zhuang)置或作(zuo)為長期連續運(yun)行的(de)(de)驅動(dong)(dong)電(dian)(dian)機(ji)，例如用(yong)于磁懸(xuan)浮列車以(yi)及無鋼絲繩電(dian)(dian)梯的(de)(de)驅動(dong)(dong)。

2）控制電機

按照控(kong)制方式(shi)進一步分(fen)為步進電(dian)機、伺服電(dian)機、力矩電(dian)機。

步(bu)進(jin)電機是一(yi)種(zhong)把電脈(mo)沖(chong)信(xin)號(hao)轉(zhuan)換(huan)成角位(wei)移的(de)(de)電動(dong)(dong)機，每(mei)輸(shu)入(ru)一(yi)個(ge)脈(mo)沖(chong)信(xin)號(hao)，步(bu)進(jin)電機就(jiu)按(an)照設(she)定的(de)(de)方向(xiang)轉(zhuan)動(dong)(dong)一(yi)個(ge)固(gu)定的(de)(de)角度(du)。其結構(gou)簡(jian)單但效率(lv)和精度(du)較低，多用于辦公自動(dong)(dong)化、通(tong)信(xin)設(she)備、印刷設(she)備等領域(yu)。 

伺服(fu)電(dian)(dian)機相(xiang)較于(yu)步進電(dian)(dian)機增加了編(bian)碼器與反饋機制(zhi)，使得驅動(dong)器可(ke)以根(gen)據目(mu)標值(zhi)與編(bian)碼器的(de)反饋信號之間的(de)差異(yi)來調整轉(zhuan)子(zi)轉(zhuan)動(dong)的(de)角度，從而可(ke)實現更精密的(de)控(kong)制(zhi)，主要適用于(yu)半導體(ti)、光伏、鋰電(dian)(dian)、工業自(zi)動(dong)化、機器人(ren)等對于(yu)控(kong)制(zhi)精度、速度響應、過載能力及穩定性(xing)要求(qiu)高的(de)領域。空心(xin)杯電(dian)(dian)機是一(yi)種特殊(shu)的(de)伺服(fu)電(dian)(dian)機，采(cai)用無鐵芯轉(zhuan)子(zi)，呈(cheng)空心(xin)的(de)杯狀(zhuang)結構，內(nei)部環繞著繞組(zu)和磁鐵。

力(li)矩(ju)(ju)(ju)(ju)電(dian)機(ji)(ji)是以扭矩(ju)(ju)(ju)(ju)為控(kong)(kong)制(zhi)方向的(de)電(dian)機(ji)(ji)，采用(yong)開環控(kong)(kong)制(zhi)。當(dang)負(fu)載(zai)(zai)轉(zhuan)(zhuan)矩(ju)(ju)(ju)(ju)增(zeng)大(da)時(shi)(shi)(shi)能自動(dong)降低轉(zhuan)(zhuan)速，同時(shi)(shi)(shi)加大(da)輸出轉(zhuan)(zhuan)矩(ju)(ju)(ju)(ju)，當(dang)負(fu)載(zai)(zai)轉(zhuan)(zhuan)矩(ju)(ju)(ju)(ju)為一定(ding)值時(shi)(shi)(shi)改變電(dian)機(ji)(ji)端電(dian)壓便可調速。在電(dian)動(dong)機(ji)(ji)低速甚(shen)至堵轉(zhuan)(zhuan)（轉(zhuan)(zhuan)子無法轉(zhuan)(zhuan)動(dong)）時(shi)(shi)(shi)仍能持續運轉(zhuan)(zhuan)，不會(hui)造成電(dian)動(dong)機(ji)(ji)的(de)損壞，并提供穩定(ding)的(de)力(li)矩(ju)(ju)(ju)(ju)給(gei)負(fu)載(zai)(zai)，具有(you)(you)低轉(zhuan)(zhuan)速、大(da)扭矩(ju)(ju)(ju)(ju)、過載(zai)(zai)能力(li)強、響應快(kuai)、特性線性度好等優點。力(li)矩(ju)(ju)(ju)(ju)電(dian)機(ji)(ji)分為有(you)(you)框力(li)矩(ju)(ju)(ju)(ju)電(dian)機(ji)(ji)和無框力(li)矩(ju)(ju)(ju)(ju)電(dian)機(ji)(ji)。

（2）按(an)照電(dian)(dian)源類型分為直流電(dian)(dian)機和交流電(dian)(dian)機

直流(liu)(liu)電(dian)機(ji)由(you)直流(liu)(liu)電(dian)源驅動(dong)，交(jiao)(jiao)流(liu)(liu)電(dian)機(ji)由(you)交(jiao)(jiao)流(liu)(liu)電(dian)源驅動(dong)。直流(liu)(liu)電(dian)機(ji)調(diao)速性能好、啟動(dong)力矩(ju)大，適用于在重負載下啟動(dong)或需要均勻調(diao)節(jie)轉速的機(ji)械。交(jiao)(jiao)流(liu)(liu)電(dian)機(ji)效率(lv)高、噪音低，常用于家用電(dian)器中。

1）直流電機

按照(zhao)電(dian)刷(shua)的有無進一步(bu)分為有刷(shua)電(dian)機(ji)與無刷(shua)電(dian)機(ji)。對于直流電(dian)機(ji)，為使轉子轉動需(xu)要不斷(duan)改(gai)變電(dian)流方(fang)向。

有刷(shua)電(dian)機采用(yong)機械換(huan)(huan)(huan)向(xiang)(xiang)(xiang)，內部的(de)電(dian)樞和(he)換(huan)(huan)(huan)向(xiang)(xiang)(xiang)器(qi)一(yi)起旋轉，而(er)外部的(de)磁極和(he)電(dian)刷(shua)都不動。通(tong)過換(huan)(huan)(huan)向(xiang)(xiang)(xiang)器(qi)與(yu)電(dian)刷(shua)的(de)交替接(jie)觸，電(dian)機運(yun)行時電(dian)流的(de)方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)就會不斷改(gai)變，從而(er)改(gai)變電(dian)機的(de)運(yun)動方(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)。其優勢(shi)在(zai)(zai)于(yu)(yu)啟動快速、制動及(ji)時、調速平(ping)穩，并且啟動電(dian)流大(da)、在(zai)(zai)低速時扭矩大(da)，因而(er)能帶很重的(de)負荷(he)，常(chang)用(yong)在(zai)(zai)電(dian)鉆等日常(chang)電(dian)動工(gong)具(ju)中。但(dan)由(you)于(yu)(yu)換(huan)(huan)(huan)向(xiang)(xiang)(xiang)器(qi)與(yu)電(dian)刷(shua)之(zhi)間存(cun)在(zai)(zai)摩擦，因而(er)電(dian)刷(shua)易(yi)損耗、壽命短(duan)，并且效(xiao)率較低。

無刷電(dian)機(ji)采用電(dian)氣換(huan)向(xiang)，以霍爾(er)元件等電(dian)子(zi)換(huan)向(xiang)器替代了機(ji)械(xie)電(dian)刷裝置(zhi)，其線圈不動(dong)而磁(ci)(ci)極旋轉。其原理是通(tong)過霍爾(er)元件感(gan)知永(yong)磁(ci)(ci)體磁(ci)(ci)極的位(wei)置(zhi)，從而適時(shi)切換(huan)線圈中電(dian)流(liu)的方(fang)向(xiang)，以產生正確方(fang)向(xiang)的磁(ci)(ci)力來驅動(dong)電(dian)機(ji)。無刷電(dian)機(ji)的優勢在于故障率低(di)、使用壽(shou)命長、運行時(shi)間和電(dian)壓(ya)比較(jiao)穩定。

2）交流電機

交流(liu)電(dian)(dian)機(ji)(ji)按照電(dian)(dian)源類型(xing)分為單相(xiang)(xiang)(xiang)電(dian)(dian)機(ji)(ji)與(yu)三(san)相(xiang)(xiang)(xiang)電(dian)(dian)機(ji)(ji)。單相(xiang)(xiang)(xiang)電(dian)(dian)機(ji)(ji)采(cai)用(yong)單相(xiang)(xiang)(xiang)交流(liu)電(dian)(dian)源供電(dian)(dian)，定子(zi)(zi)僅含一個繞組，需借助啟動線圈或(huo)運(yun)行電(dian)(dian)容(rong)器等以產(chan)生(sheng)旋轉磁場(chang)。特(te)點(dian)是結(jie)構(gou)簡單、維修(xiu)方便，多應用(yong)于小型(xing)家用(yong)電(dian)(dian)器等生(sheng)活場(chang)景。三(san)相(xiang)(xiang)(xiang)電(dian)(dian)機(ji)(ji)采(cai)用(yong)三(san)相(xiang)(xiang)(xiang)交流(liu)電(dian)(dian)源供電(dian)(dian)，定子(zi)(zi)繞組分為三(san)組，通入互(hu)差(cha)120°的交流(liu)電(dian)(dian)就可(ke)產(chan)生(sheng)旋轉磁場(chang)。三(san)相(xiang)(xiang)(xiang)電(dian)(dian)機(ji)(ji)效率高、功(gong)率大、可(ke)靠性和(he)精度高，多用(yong)于水泵、機(ji)(ji)床等工業領域(yu)。

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。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。常見的電力拖動機械大多由異步電機驅動，如空氣壓縮機、鼓風機、大型起重設備等。而同步電機主要適用于要求轉速恒定的大功率生產機械，如連續式軋鋼機、球磨機等，由于其造價昂貴、維修困難而應用較少。