長寧電機是(shi)一(yi)種將電(dian)能(neng)轉換為(wei)機(ji)械能(neng)的裝置(zhi)。大(da)多(duo)數電(dian)機(ji)通(tong)過(guo)電(dian)流在導(dao)線繞組中與磁場的相互(hu)作(zuo)用來產(chan)生(sheng)扭矩(ju)，作(zuo)用在電(dian)機(ji)軸上形成力。電(dian)機(ji)應用場景眾多(duo)，在消費市場、工業、車載等都有應用。

下(xia)面(mian)我(wo)們首先(xian)(xian)通過復盤海外高端(duan)電(dian)(dian)機(ji)(ji)廠商的發展歷程，了解率先(xian)(xian)布局高壁壘(lei)/新(xin)興領域+掌握一體(ti)化技(ji)術(shu)、掌握先(xian)(xian)發優勢(shi)是維持電(dian)(dian)機(ji)(ji)企業高利潤的關(guan)鍵。當前電(dian)(dian)機(ji)(ji)行業競爭激烈(lie)，人形(xing)機(ji)(ji)器人蓄勢(shi)待發，驅動電(dian)(dian)機(ji)(ji)廠商抓住技(ji)術(shu)更(geng)新(xin)迭代(dai)的機(ji)(ji)遇，及時布局伺服電(dian)(dian)機(ji)(ji)、空心(xin)杯電(dian)(dian)機(ji)(ji)、無框電(dian)(dian)機(ji)(ji)等，真(zhen)正(zheng)實現國(guo)產替(ti)代(dai)沖出重圍，在(zai)下(xia)一階段競爭中搶占先(xian)(xian)機(ji)(ji)。

01電機行業概述

1.電機定義及組成

電(dian)機(ji)(ji)是一種(zhong)利(li)(li)用(yong)電(dian)與磁相互作用(yong)從(cong)而實現(xian)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)轉換與傳遞的(de)(de)機(ji)(ji)械(xie)(xie)電(dian)磁裝置。廣義的(de)(de)電(dian)機(ji)(ji)包括(kuo)電(dian)動(dong)(dong)機(ji)(ji)、發(fa)電(dian)機(ji)(ji)和特(te)種(zhong)電(dian)機(ji)(ji)。電(dian)動(dong)(dong)機(ji)(ji)從(cong)電(dian)系統(tong)(tong)吸(xi)收電(dian)能(neng)(neng)(neng)(neng)，向機(ji)(ji)械(xie)(xie)系統(tong)(tong)輸出機(ji)(ji)械(xie)(xie)能(neng)(neng)(neng)(neng)，各(ge)類(lei)型的(de)(de)電(dian)機(ji)(ji)廣泛應(ying)用(yong)于我國經(jing)濟(ji)(ji)生(sheng)產各(ge)部門以及家用(yong)電(dian)器中，主要(yao)作為驅動(dong)(dong)各(ge)種(zhong)機(ji)(ji)械(xie)(xie)設備(bei)的(de)(de)動(dong)(dong)力；發(fa)電(dian)機(ji)(ji)從(cong)機(ji)(ji)械(xie)(xie)系統(tong)(tong)吸(xi)收機(ji)(ji)械(xie)(xie)能(neng)(neng)(neng)(neng)，向電(dian)系統(tong)(tong)輸出電(dian)能(neng)(neng)(neng)(neng)，發(fa)電(dian)機(ji)(ji)和相關設備(bei)的(de)(de)技術進步，使(shi)人們能(neng)(neng)(neng)(neng)夠利(li)(li)用(yong)熱能(neng)(neng)(neng)(neng)、水能(neng)(neng)(neng)(neng)、核能(neng)(neng)(neng)(neng)以及風能(neng)(neng)(neng)(neng)、太陽能(neng)(neng)(neng)(neng)、生(sheng)物(wu)質能(neng)(neng)(neng)(neng)等能(neng)(neng)(neng)(neng)源發(fa)電(dian)，向國民經(jing)濟(ji)(ji)各(ge)部門和廣大城鄉居(ju)民提供所(suo)需電(dian)能(neng)(neng)(neng)(neng)；特(te)種(zhong)電(dian)機(ji)(ji)主要(yao)是指使(shi)用(yong)環(huan)境、生(sheng)產工藝、技術標準等比(bi)較特(te)殊而區別于普通電(dian)機(ji)(ji)的(de)(de)電(dian)機(ji)(ji)。

從結構上來看，不同類型電(dian)機結構雖然不同，但一般(ban)都是由三大部(bu)(bu)分(fen)組成，即固(gu)定部(bu)(bu)分(fen)、轉(zhuan)(zhuan)動部(bu)(bu)分(fen)和(he)(he)輔助部(bu)(bu)分(fen)。固(gu)定部(bu)(bu)分(fen)主要由定子(zi)(zi)機座、機架、定子(zi)(zi)鐵心、定子(zi)(zi)繞組、端蓋及底(di)板等(deng)導磁、導電(dian)和(he)(he)支撐固(gu)定等(deng)結構部(bu)(bu)件(jian)組合；電(dian)機的轉(zhuan)(zhuan)動部(bu)(bu)分(fen)包括轉(zhuan)(zhuan)軸、轉(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)鐵心、轉(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)支架、轉(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)繞組、集(ji)電(dian)環、換向器和(he)(he)風(feng)扇等(deng)部(bu)(bu)件(jian)；輔助部(bu)(bu)分(fen)包括軸承、電(dian)刷(shua)和(he)(he)冷卻器等(deng)。

2.電機分類

電機有多種分類方式，按照應(ying)用領(ling)域分為動力電機和控制電機；按照電源類型分為直(zhi)流(liu)電機和交流(liu)電機。

（1）按照應用領域(yu)分為動力電機和控制(zhi)電機

動(dong)力電(dian)(dian)機(ji)(ji)輸出(chu)功率較大，注重電(dian)(dian)機(ji)(ji)的驅動(dong)、運行及制(zhi)動(dong)性(xing)(xing)能(neng)，主(zhu)要(yao)應用于汽車(che)、家(jia)電(dian)(dian)、小型(xing)機(ji)(ji)床等領域(yu)。控制(zhi)電(dian)(dian)機(ji)(ji)側重電(dian)(dian)機(ji)(ji)輸出(chu)量(liang)的幅頻特(te)(te)性(xing)(xing)、相頻特(te)(te)性(xing)(xing)及輸出(chu)特(te)(te)性(xing)(xing)的精度、靈敏(min)度、穩(wen)定性(xing)(xing)、線性(xing)(xing)度等指標，精度高、響應速(su)度快，主(zhu)要(yao)在自動(dong)控制(zhi)系統中(zhong)承(cheng)擔執行、檢測(ce)和(he)解算功能(neng)。

1）動力電機

按照運動(dong)(dong)方式(shi)(shi)進一(yi)步分(fen)為(wei)旋轉電(dian)機(ji)(ji)和(he)直(zhi)(zhi)(zhi)線電(dian)機(ji)(ji)。直(zhi)(zhi)(zhi)線電(dian)機(ji)(ji)可看作由旋轉電(dian)機(ji)(ji)展平而得(de)，其(qi)定子(zi)叫(jiao)初級、轉子(zi)叫(jiao)次級，其(qi)優(you)勢(shi)在于(yu)可以直(zhi)(zhi)(zhi)接將電(dian)能(neng)轉換(huan)為(wei)直(zhi)(zhi)(zhi)線運動(dong)(dong)的(de)機(ji)(ji)械能(neng)，而無(wu)需再借助(zhu)中(zhong)間轉換(huan)裝置(zhi)。常見的(de)直(zhi)(zhi)(zhi)線電(dian)機(ji)(ji)可分(fen)為(wei)U型槽式(shi)(shi)、平板式(shi)(shi)和(he)管(guan)式(shi)(shi)。其(qi)主要應用于(yu)自動(dong)(dong)控制系(xi)統、短距離(li)需要巨大直(zhi)(zhi)(zhi)線運動(dong)(dong)能(neng)的(de)裝置(zhi)或作為(wei)長期連續運行(xing)的(de)驅動(dong)(dong)電(dian)機(ji)(ji)，例如用于(yu)磁懸浮列車(che)以及(ji)無(wu)鋼(gang)絲繩電(dian)梯的(de)驅動(dong)(dong)。

2）控制電機

按照控(kong)制(zhi)方(fang)式(shi)進一步分(fen)為步進電(dian)(dian)機(ji)(ji)、伺服電(dian)(dian)機(ji)(ji)、力矩電(dian)(dian)機(ji)(ji)。

步進電(dian)(dian)(dian)機(ji)是一(yi)種把電(dian)(dian)(dian)脈(mo)沖(chong)信號(hao)轉換成角位(wei)移的電(dian)(dian)(dian)動機(ji)，每輸入一(yi)個脈(mo)沖(chong)信號(hao)，步進電(dian)(dian)(dian)機(ji)就按照設定的方向轉動一(yi)個固(gu)定的角度(du)。其結(jie)構簡單(dan)但效率和精(jing)度(du)較低，多(duo)用于(yu)辦公自動化、通(tong)信設備、印刷設備等領域。 

伺服(fu)電機相(xiang)較于步進電機增加了編碼器(qi)(qi)(qi)與(yu)反饋機制(zhi)，使得驅動(dong)(dong)器(qi)(qi)(qi)可(ke)以根據目標值與(yu)編碼器(qi)(qi)(qi)的反饋信號之間的差異(yi)來調(diao)整(zheng)轉(zhuan)子轉(zhuan)動(dong)(dong)的角度(du)，從而可(ke)實現更精密的控制(zhi)，主要適用于半(ban)導體(ti)、光伏、鋰(li)電、工業(ye)自動(dong)(dong)化、機器(qi)(qi)(qi)人等對于控制(zhi)精度(du)、速度(du)響應、過載(zai)能力及(ji)穩定性要求高的領(ling)域。空(kong)心杯電機是一(yi)種特(te)殊的伺服(fu)電機，采(cai)用無(wu)鐵芯轉(zhuan)子，呈空(kong)心的杯狀結構，內部環繞著繞組和磁(ci)鐵。

力矩電(dian)(dian)(dian)機是以扭矩為控制方(fang)向的(de)電(dian)(dian)(dian)機，采用開環控制。當(dang)負載(zai)(zai)轉(zhuan)(zhuan)矩增大時能自動降低轉(zhuan)(zhuan)速(su)(su)(su)，同時加大輸出轉(zhuan)(zhuan)矩，當(dang)負載(zai)(zai)轉(zhuan)(zhuan)矩為一定(ding)值時改變(bian)電(dian)(dian)(dian)機端電(dian)(dian)(dian)壓(ya)便(bian)可調速(su)(su)(su)。在電(dian)(dian)(dian)動機低速(su)(su)(su)甚至(zhi)堵(du)轉(zhuan)(zhuan)（轉(zhuan)(zhuan)子無法轉(zhuan)(zhuan)動）時仍能持續運轉(zhuan)(zhuan)，不會造成電(dian)(dian)(dian)動機的(de)損(sun)壞(huai)，并(bing)提供穩定(ding)的(de)力矩給(gei)負載(zai)(zai)，具有(you)(you)低轉(zhuan)(zhuan)速(su)(su)(su)、大扭矩、過載(zai)(zai)能力強、響(xiang)應(ying)快、特性線性度好等優點。力矩電(dian)(dian)(dian)機分為有(you)(you)框力矩電(dian)(dian)(dian)機和無框力矩電(dian)(dian)(dian)機。

（2）按照電(dian)(dian)源類型分為直流(liu)電(dian)(dian)機和交流(liu)電(dian)(dian)機

直流(liu)電(dian)機由直流(liu)電(dian)源驅(qu)動，交(jiao)流(liu)電(dian)機由交(jiao)流(liu)電(dian)源驅(qu)動。直流(liu)電(dian)機調(diao)速性能好、啟動力(li)矩(ju)大，適用于在重負載下啟動或(huo)需要(yao)均勻調(diao)節轉速的機械。交(jiao)流(liu)電(dian)機效率高、噪(zao)音低，常(chang)用于家(jia)用電(dian)器中。

1）直流電機

按照電(dian)(dian)刷的有無(wu)進一步分為有刷電(dian)(dian)機與(yu)無(wu)刷電(dian)(dian)機。對于(yu)直流電(dian)(dian)機，為使轉子(zi)轉動需要不斷改變(bian)電(dian)(dian)流方向(xiang)。

有刷(shua)電機采用(yong)機械換向(xiang)，內部的(de)電樞(shu)和(he)換向(xiang)器(qi)(qi)一(yi)起旋轉，而(er)(er)外(wai)部的(de)磁極和(he)電刷(shua)都(dou)不動。通過換向(xiang)器(qi)(qi)與電刷(shua)的(de)交替接(jie)觸，電機運(yun)行時(shi)電流的(de)方向(xiang)就(jiu)會不斷改變(bian)，從(cong)而(er)(er)改變(bian)電機的(de)運(yun)動方向(xiang)。其優勢在于啟動快(kuai)速、制動及(ji)時(shi)、調速平穩，并且(qie)啟動電流大(da)、在低速時(shi)扭矩大(da)，因而(er)(er)能帶(dai)很重(zhong)的(de)負荷(he)，常(chang)用(yong)在電鉆等(deng)日常(chang)電動工具中。但(dan)由(you)于換向(xiang)器(qi)(qi)與電刷(shua)之間存在摩擦(ca)，因而(er)(er)電刷(shua)易損耗、壽命(ming)短，并且(qie)效率(lv)較(jiao)低。

無刷電(dian)(dian)機采用(yong)電(dian)(dian)氣(qi)換向(xiang)(xiang)，以霍(huo)爾(er)(er)元件等電(dian)(dian)子換向(xiang)(xiang)器替代了機械(xie)電(dian)(dian)刷裝置，其(qi)線(xian)圈(quan)不動而(er)磁(ci)極(ji)旋轉。其(qi)原理是通過霍(huo)爾(er)(er)元件感(gan)知永磁(ci)體磁(ci)極(ji)的位置，從而(er)適時(shi)(shi)切換線(xian)圈(quan)中(zhong)電(dian)(dian)流(liu)的方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)，以產生(sheng)正確方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)的磁(ci)力(li)來驅動電(dian)(dian)機。無刷電(dian)(dian)機的優勢在于故障率低、使用(yong)壽命(ming)長、運(yun)行時(shi)(shi)間和電(dian)(dian)壓(ya)比較穩定(ding)。

2）交流電機

交流電(dian)機(ji)按照(zhao)電(dian)源(yuan)類型分(fen)為單(dan)相(xiang)電(dian)機(ji)與三相(xiang)電(dian)機(ji)。單(dan)相(xiang)電(dian)機(ji)采用單(dan)相(xiang)交流電(dian)源(yuan)供電(dian)，定子僅(jin)含一個繞(rao)(rao)組(zu)，需借(jie)助啟動線圈(quan)或運(yun)行電(dian)容器(qi)等以(yi)產生(sheng)旋(xuan)轉磁(ci)場。特點是結構簡單(dan)、維(wei)修方(fang)便，多應用于(yu)小(xiao)型家(jia)用電(dian)器(qi)等生(sheng)活(huo)場景。三相(xiang)電(dian)機(ji)采用三相(xiang)交流電(dian)源(yuan)供電(dian)，定子繞(rao)(rao)組(zu)分(fen)為三組(zu)，通入(ru)互(hu)差(cha)120°的交流電(dian)就(jiu)可產生(sheng)旋(xuan)轉磁(ci)場。三相(xiang)電(dian)機(ji)效率(lv)高、功率(lv)大、可靠性和(he)精(jing)度高，多用于(yu)水(shui)泵、機(ji)床等工業領(ling)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，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。