無刷德州電機和(he)有刷電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)有什(shen)么區別？同步電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)和(he)異步電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)有什(shen)么區別？伺(si)服(fu)電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)是(shi)(shi)否(fou)都(dou)是(shi)(shi)交(jiao)流(liu)電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)？伺(si)服(fu)電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)是(shi)(shi)否(fou)都(dou)是(shi)(shi)同步電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)？步進電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)屬于直流(liu)電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)還是(shi)(shi)交(jiao)流(liu)電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)？舵機(ji)(ji)(ji)是(shi)(shi)否(fou)屬于伺(si)服(fu)電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)等等……

這些問(wen)題，很多老(lao)司機(ji)也(ye)不一定能完全解釋(shi)的清楚。針對(dui)這些問(wen)題，大家可以(yi)參(can)考下面這篇文章學習，會對(dui)電(dian)機(ji)的分類、用法、優缺點(dian)有(you)更加清晰的理(li)解。

讀過(guo)中(zhong)學物理(li)的學霸(ba)學渣都知(zhi)道，為了研究通電導體在(zai)磁場受力(li)的那點事，我(wo)們(men)把左手都練成了斷(duan)掌，這(zhe)也正是直流電機(ji)的原理(li)。

所(suo)有電(dian)機(ji)都是由定子和(he)轉子組成，在直流電(dian)機(ji)中(zhong)，為了讓(rang)轉子轉起來，需要(yao)不斷改(gai)變(bian)電(dian)流方向，否(fou)則轉子只能轉半圈，這點就(jiu)像自行(xing)車(che)腳踏板(ban)。所(suo)以直流電(dian)機(ji)需要(yao)換(huan)向器。

廣義(yi)的直流電(dian)機包括有(you)刷(shua)電(dian)機和(he)無刷(shua)電(dian)機。

有(you)刷電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)又稱直(zhi)流電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)或碳刷電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)，常(chang)說的直(zhi)流電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)就是指有(you)刷直(zhi)流電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)，它采用(yong)機(ji)(ji)(ji)(ji)械換(huan)向(xiang)(xiang)，外部磁極不動內部線圈(quan)(電(dian)(dian)樞)動，換(huan)向(xiang)(xiang)器(qi)和轉子線圈(quan)一(yi)起旋轉，電(dian)(dian)刷和磁鐵都(dou)不動，于是換(huan)向(xiang)(xiang)器(qi)和電(dian)(dian)刷摩擦摩擦，完成電(dian)(dian)流方向(xiang)(xiang)的切換(huan)。

有刷電機缺點：

1、機械換(huan)向產生的火花(hua)引(yin)起(qi)換(huan)向器和電刷摩擦(ca)、電磁干擾、噪聲大、壽(shou)命短。

2、可靠性差、故障多(duo)，需要經常維護。

3、由于換向(xiang)器存在，限制了(le)轉子慣量，限制了(le)更高轉速，影響了(le)動態性能。

既然它這么(me)多(duo)缺點為什么(me)還被普遍(bian)應(ying)用，因為它扭力(li)高、結構簡單容易維護（即(ji)換(huan)碳(tan)刷）、便宜。

無(wu)刷電機(ji)在某些領域也稱直流變頻電機(ji)（BLDC），它采用(yong)電子(zi)換向（霍爾(er)傳感器），線圈(quan)(電樞(shu))不動(dong)磁(ci)(ci)極(ji)動(dong)，此(ci)時永磁(ci)(ci)鐵可以在線圈(quan)外部(bu)也可以在線圈(quan)內部(bu)，于是有了外轉(zhuan)子(zi)無(wu)刷電機(ji)和內轉(zhuan)子(zi)無(wu)刷電機(ji)之分。

無刷電機構(gou)造與永磁同步(bu)電機相(xiang)同。

不過，單個的(de)無(wu)(wu)(wu)刷電(dian)機不是一(yi)套完整的(de)動力系統，無(wu)(wu)(wu)刷基(ji)本必須(xu)通過無(wu)(wu)(wu)刷控(kong)(kong)制器也(ye)就是電(dian)調的(de)控(kong)(kong)制才能實現連(lian)續不斷的(de)運轉。

真正決定其(qi)使用性能(neng)的還是無刷電子調速器（也(ye)就是電調）。

一(yi)般地，無刷(shua)電機的驅動電流有兩種，一(yi)種是(shi)方波，另一(yi)種是(shi)正(zheng)弦波。

有時候把(ba)前一(yi)種(zhong)叫(jiao)直流無(wu)刷電機，后一(yi)種(zhong)叫(jiao)交流伺(si)服電機，確切地講是交流伺(si)服電動機的一(yi)種(zhong)。（視頻傳送門）

無(wu)刷電機的運轉(zhuan)方式不同，有可以分為內轉(zhuan)子無(wu)刷電機和(he)外轉(zhuan)子無(wu)刷電機。

內轉(zhuan)子都(dou)是三相的 ，價格較貴。

外轉子通(tong)常使用的是單相的，價格親民，大(da)批量(liang)生(sheng)產已經接近碳刷(shua)電機，因此近年(nian)來得到(dao)廣泛應(ying)用。

外轉(zhuan)(zhuan)子三(san)相的價格已(yi)經接近(jin)內(nei)轉(zhuan)(zhuan)子的價格。 

嗯(ng)，猜都能猜到(dao)，有刷電機(ji)的(de)缺點就(jiu)是無刷電機(ji)的(de)有點。

它具有高效率、低能(neng)耗、低噪音、超長壽(shou)命、高可(ke)靠性、可(ke)伺服控(kong)制、無級變頻(pin)調速(su)（可(ke)達很高轉速(su)）等優點，它相(xiang)對比(bi)有刷直流電(dian)機體積小的(de)多，控(kong)制比(bi)異步交(jiao)流電(dian)機簡(jian)單，啟動轉矩大過載能(neng)力強，至于(yu)缺點嘛(ma)……就是(shi)比(bi)有刷的(de)貴、不好維護(hu)。

直流電(dian)機的調(diao)速：所謂調(diao)速，即(ji)通過調(diao)節(jie)電(dian)機轉速獲得(de)所需扭矩。

直(zhi)流(liu)（有刷）電機(ji)通過(guo)(guo)調(diao)節(jie)電壓(ya)、串接電阻、改變勵磁都可以調(diao)速(su)，但(dan)是實際以調(diao)節(jie)電壓(ya)最為(wei)方便也最為(wei)常用(yong)，目(mu)前主要(yao)使用(yong)PWM調(diao)速(su)，PWM其實就(jiu)(jiu)(jiu)是通過(guo)(guo)高速(su)的(de)開關來實現直(zhi)流(liu)的(de)調(diao)壓(ya)，一個(ge)周期內，開的(de)時間(jian)長，平(ping)均電壓(ya)就(jiu)(jiu)(jiu)高，關的(de)時間(jian)長，平(ping)均電壓(ya)就(jiu)(jiu)(jiu)低，調(diao)起來很方便，只(zhi)要(yao)開關速(su)度夠快，電網的(de)諧波就(jiu)(jiu)(jiu)少，且(qie)電流(liu)更為(wei)連續。

但是電刷和(he)(he)換(huan)向器(qi)長期磨損(sun)，同(tong)時在換(huan)向的(de)時候有(you)巨大的(de)電流(liu)變(bian)化，非常容(rong)易產(chan)生火花(hua)，換(huan)向器(qi)和(he)(he)電刷限制了直流(liu)電動機的(de)容(rong)量(liang)和(he)(he)速(su)度，使得直流(liu)電動機的(de)調速(su)遇到了瓶頸。

對于無刷(shua)直(zhi)流電機，調(diao)速的時候表面上只控(kong)(kong)制了輸入(ru)電壓，但電機的自(zi)控(kong)(kong)變頻調(diao)速系統（無刷(shua)直(zhi)流電機本身自(zi)帶轉子(zi)位置(zhi)檢測器等(deng)轉子(zi)位置(zhi)信(xin)(xin)號(hao)(hao)獲取裝置(zhi)，使用(yong)此裝置(zhi)的轉子(zi)位置(zhi)信(xin)(xin)號(hao)(hao)來控(kong)(kong)制變壓變頻調(diao)速裝置(zhi)的換相時刻）自(zi)動根據變壓控(kong)(kong)制了頻率，用(yong)起來和直(zhi)流（有刷(shua)）電機幾(ji)乎(hu)一樣，非常方便。

由(you)于轉子采(cai)用永磁(ci)體，不需要專門(men)的(de)勵磁(ci)繞組，在(zai)同等(deng)容量(liang)的(de)情況下，電機體積更(geng)(geng)小，重量(liang)更(geng)(geng)輕，效率更(geng)(geng)高(gao)，結(jie)構更(geng)(geng)緊湊，運行更(geng)(geng)可靠，動態(tai)性能更(geng)(geng)好(hao)，在(zai)電動汽(qi)車的(de)驅(qu)動等(deng)方面都獲(huo)得了廣泛的(de)應用。

交流電(dian)機(ji)分為(wei)同步(bu)(bu)電(dian)機(ji)和(he)異步(bu)(bu)電(dian)機(ji)，同步(bu)(bu)電(dian)機(ji)多(duo)用于發(fa)電(dian)機(ji)，異步(bu)(bu)電(dian)機(ji)多(duo)用于電(dian)動機(ji)。

電機的(de)外殼是定子(zi)，定子(zi)上有三(san)相對稱交流(liu)繞(rao)組(zu)，由于三(san)相電順序變化，形成一個旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)的(de)合成磁場(chang)，磁場(chang)的(de)旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)速(su)(su)度就是同步轉(zhuan)(zhuan)速(su)(su)。

同步(bu)轉速(su)n=60f/p，f是頻率(lv)，p是極對(dui)(dui)數，比如對(dui)(dui)于(yu)接入電網(wang)50Hz的2極電動(dong)機（即極對(dui)(dui)數為(wei)1對(dui)(dui)），那么轉速(su)n=60*50/1=3000r/min。

同(tong)理，4極，6極，8極電機同(tong)步轉速為(wei)1500，1000,750  。

異(yi)步電機(ji)機(ji)構簡單，轉子為閉合線(xian)圈，比如鼠籠式。

轉(zhuan)子(zi)線圈將(jiang)切割(ge)旋(xuan)轉(zhuan)磁(ci)場(chang)，產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)感(gan)應電動(dong)勢，進(jin)而產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)感(gan)應電流，最(zui)后產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)旋(xuan)轉(zhuan)磁(ci)場(chang)，這樣轉(zhuan)子(zi)就(jiu)變(bian)成了一個電磁(ci)鐵，將(jiang)跟隨定子(zi)磁(ci)場(chang)旋(xuan)轉(zhuan)，所(suo)以轉(zhuan)子(zi)的(de)轉(zhuan)速必然＜定子(zi)的(de)旋(xuan)轉(zhuan)磁(ci)場(chang)，這樣才(cai)能切割(ge)磁(ci)感(gan)線。

即轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子的(de)異(yi)步(bu)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)速＜同步(bu)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)速，轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子與(yu)定(ding)子磁場存在轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)速差，所以稱(cheng)之為異(yi)步(bu)電機(ji)。

不同廠(chang)家生產的異步電機額定轉速略有(you)差(cha)異，2極(ji)(ji)電機約2800+r/min，4極(ji)(ji)，6極(ji)(ji)，8極(ji)(ji)異步約為1400+,950+,700+。

異步電機空載時轉(zhuan)速(su)高，有負載時轉(zhuan)速(su)下降。

異(yi)步電動機結構簡單(dan)，維護方便(bian)，運行可靠價(jia)格便(bian)宜，得到廣泛應用。

同步電機：

如果讓轉子速度(du)=定子磁場(chang)旋(xuan)轉速度(du)，就(jiu)成(cheng)為了(le)同步(bu)電機，此時(shi)就(jiu)需(xu)要(yao)(yao)把(ba)定子變成(cheng)一個(ge)電磁鐵或永(yong)磁鐵，即給定子通電，此時(shi)不需(xu)要(yao)(yao)再切(qie)割(ge)磁感線就(jiu)能旋(xuan)轉，旋(xuan)轉速度(du)與磁場(chang)旋(xuan)轉速度(du)相(xiang)同，即形成(cheng)同步(bu)電機。      

同步電機(ji)(ji)轉子結構(gou)比異步電機(ji)(ji)復(fu)雜，價格(ge)高，在(zai)生(sheng)產生(sheng)活(huo)中(zhong)應用不如異步電機(ji)(ji)廣泛(fan)，主要用作發電機(ji)(ji)上，現(xian)在(zai)火電站(zhan)，水電站(zhan)、汽(qi)輪(lun)機(ji)(ji)、水輪(lun)機(ji)(ji)基本都是同步電機(ji)(ji)。

異(yi)步(bu)(bu)電(dian)(dian)機的調(diao)速(su)：理論上異(yi)步(bu)(bu)電(dian)(dian)動機控制交流電(dian)(dian)頻率、電(dian)(dian)壓、或(huo)者轉(zhuan)子的電(dian)(dian)阻(zu)、電(dian)(dian)機的磁(ci)極分布(bu)都可(ke)以(yi)調(diao)速(su)，但是實際上實現無(wu)極調(diao)速(su)用調(diao)節頻率和(he)電(dian)(dian)壓的方法實現。

由于調(diao)壓調(diao)速(su)范(fan)圍不(bu)大(da)，一般只能用在調(diao)速(su)要求不(bu)高(gao)的場合(he)，應用并不(bu)廣泛(fan)。      

 變(bian)頻(pin)調(diao)速：說(shuo)到(dao)變(bian)頻(pin)，大家可(ke)能都聽說(shuo)過。

變(bian)頻(pin)調(diao)速(su)的(de)全稱是(shi)變(bian)壓變(bian)頻(pin)調(diao)速(su)（VVVF），也就是(shi)在改變(bian)頻(pin)率的(de)時(shi)候改變(bian)電壓，這樣異步電動機的(de)調(diao)速(su)范圍就足夠大了。

變頻器可以分為兩個大類：交(jiao)交(jiao)變頻和交(jiao)直交(jiao)變頻。

交(jiao)-交(jiao)變頻：將交(jiao)流電直接通過(guo)電力(li)電子器件變換為另一個頻率(lv)(lv)的交(jiao)流電，更(geng)高輸(shu)出頻率(lv)(lv)不能超過(guo)輸(shu)入頻率(lv)(lv)的一半，所(suo)以(yi)一般(ban)只用在低轉速、大容量的系統中，可(ke)以(yi)省去龐大的齒輪減速箱(xiang)。

交(jiao)-直(zhi)-交(jiao)變(bian)(bian)頻器(qi)將交(jiao)流(liu)(liu)電先整(zheng)流(liu)(liu)變(bian)(bian)成直(zhi)流(liu)(liu)，再通過(guo)逆(ni)變(bian)(bian)器(qi)變(bian)(bian)成可控頻率和電壓的交(jiao)流(liu)(liu)，配(pei)合PWM技術(shu)，這種變(bian)(bian)頻器(qi)可以實現大范圍的變(bian)(bian)壓變(bian)(bian)頻。

對于電動(dong)汽車來講，異步電動(dong)機皮(pi)實耐用(yong)，過載能力強，控制算法又如此(ci)成熟，完全可以拿來用(yong)。

同(tong)步電(dian)機的(de)調速：同(tong)步機沒有(you)轉(zhuan)差率，在結構確定的(de)情況下，控制電(dian)壓不能(neng)改(gai)變轉(zhuan)速，所以在變頻(pin)器出(chu)現之前，同(tong)步電(dian)動機是完全不能(neng)調速的(de)。

變頻器的出現讓交流同(tong)步電(dian)動機也(ye)有(you)了巨大的調(diao)速(su)范圍(wei)，因其(qi)轉子也(ye)有(you)獨立勵(li)磁（永磁體或者(zhe)電(dian)勵(li)磁），其(qi)調(diao)速(su)范圍(wei)要(yao)比異步電(dian)動機更(geng)寬(kuan)，同(tong)步電(dian)動機煥(huan)發了新的生機。       

同步電(dian)動機變(bian)(bian)壓變(bian)(bian)頻(pin)調(diao)(diao)速(su)(su)系統(tong)可(ke)以分為(wei)他控變(bian)(bian)頻(pin)調(diao)(diao)速(su)(su)和自控變(bian)(bian)頻(pin)調(diao)(diao)速(su)(su)。

對于(yu)他控變(bian)頻調速(su)(su)，和異步電動(dong)機(ji)的變(bian)頻調速(su)(su)類似，也可(ke)以根據其(qi)數學模型(xing)采用SVPWM等控制方式來實現控制，其(qi)性能還要優于(yu)普(pu)通交流異步電動(dong)機(ji)。

自控變頻(pin)同步(bu)(bu)電(dian)(dian)(dian)動(dong)機(ji)(ji)在發展過(guo)程中曾經有多種名字，比如無(wu)(wu)換向器電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)；當采(cai)用永(yong)磁(ci)(ci)(ci)體且輸入三相(xiang)正弦(xian)(xian)波(bo)時，可以稱為(wei)正弦(xian)(xian)波(bo)永(yong)磁(ci)(ci)(ci)同步(bu)(bu)電(dian)(dian)(dian)動(dong)機(ji)(ji)；而如果輸入方波(bo)，那么就可以稱為(wei)梯(ti)形波(bo)永(yong)磁(ci)(ci)(ci)同步(bu)(bu)電(dian)(dian)(dian)動(dong)機(ji)(ji)，沒錯，這就是類似于(yu)(yu)之前(qian)說的(de)的(de)無(wu)(wu)刷(shua)直(zhi)流(liu)機(ji)(ji)（BLDM），大家是不是感(gan)覺饒了(le)個(ge)大圈有轉回去了(le)，但(dan)是你(ni)現在對(dui)于(yu)(yu)變頻(pin)變速的(de)理解一(yi)定更深(shen)一(yi)步(bu)(bu)了(le)，所(suo)以無(wu)(wu)刷(shua)直(zhi)流(liu)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)時采(cai)用直(zhi)流(liu)輸入，但(dan)是使(shi)用了(le)同步(bu)(bu)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)的(de)變頻(pin)技術（結構與永(yong)磁(ci)(ci)(ci)同步(bu)(bu)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)相(xiang)同），在Model3上(shang)就采(cai)用了(le)直(zhi)流(liu)無(wu)(wu)刷(shua)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)。

單相交(jiao)(jiao)流異步電機(ji)——單相交(jiao)(jiao)流串勵電機(ji)（有刷(shua)）

單相交(jiao)流串(chuan)勵電動機，俗稱串(chuan)勵電機或通用電機(UniversalMotor國外(wai)叫法(fa)，因交(jiao)直(zhi)流通用而得名)，電樞繞(rao)組和勵磁繞(rao)組串(chuan)聯在一起工作。

單(dan)相串勵電動機(ji)(ji)又叫做交直流兩用串勵電動機(ji)(ji)，它既可以使(shi)用交流電源工作，也可以使(shi)用直流電源工作。

單(dan)相串勵電(dian)動機的優點是(shi)由于它轉速高、起動力矩(ju)大(da)、體積小(xiao)、重量(liang)輕、不容易堵(du)轉、適用(yong)電(dian)壓范圍很(hen)廣，可(ke)以(yi)用(yong)調壓的方法來調速，簡單(dan)且易于實現(xian)。

因(yin)而在電動工具(ju)中得(de)到廣泛的應用，如角磨(mo)機、手電鉆等。

單(dan)相串勵電(dian)機的結構同直流串勵電(dian)機十分相似，主要的區別在(zai)于單(dan)相串勵電(dian)機的定子(zi)鐵心必(bi)須(xu)由硅鋼片疊壓而成，而直流的磁極既可(ke)以由疊壓而成，又可(ke)以做(zuo)成整體(ti)結構。

單相(xiang)串勵電機的調速，大多數采(cai)用(yong)調節電壓的方法，就是改變(bian)電動勢。

單相(xiang)(xiang)串勵(li)電機的電壓(ya)調速方法(fa)采用的可控移相(xiang)(xiang)調壓(ya)，利用可控硅的觸發電壓(ya)滯后(hou)于(yu)輸(shu)入(ru)電壓(ya)實現對輸(shu)入(ru)電壓(ya)的移相(xiang)(xiang)觸發。

在實(shi)現方法上有硬(ying)件(jian)和軟件(jian)方式。

采用(yong)調(diao)節電壓方(fang)法，采用(yong)可控硅調(diao)速技術，具有(you)線路(lu)簡(jian)單，元件(jian)體積小等特點，是(shi)一種可控硅簡(jian)單有(you)效(xiao)的(de)方(fang)法。

(a)交流(liu)電(dian)流(liu)變化曲(qu)線;

(b)電流(liu)為正半波時(shi)，轉(zhuan)子的旋轉(zhuan)方向(xiang)  

(c)電流為負半(ban)波時，轉(zhuan)子的旋轉(zhuan)方(fang)向

單(dan)相(xiang)交流異步電機——單(dan)相(xiang)交流鼠籠式電機（無刷）

單相電(dian)流(liu)通過(guo)電(dian)樞繞組時產生的(de)是脈振磁場(chang)而不是旋轉磁場(chang)，所以單相異步電(dian)動機不能自起動。

為(wei)了解決起動問題，單(dan)相交流供(gong)電的異步(bu)電動機實際(ji)上(shang)往往做(zuo)成(cheng)兩(liang)相的。

主(zhu)繞組(zu)由單(dan)相電源直接供電；副繞組(zu)在空間上與主(zhu)繞組(zu)差(cha)90°(電角度(du)，等于機(ji)械角度(du)被電動機(ji)磁極(ji)對數除)。

副繞組串聯(lian)電容或電阻后再接到(dao)單相交流電源(yuan)，使其中通過(guo)的(de)電流和(he)主繞組中的(de)電流有一定的(de)相位差。

使合(he)成(cheng)磁場(chang)成(cheng)橢圓形(xing)旋(xuan)(xuan)轉磁場(chang)，甚至可(ke)能接近(jin)于(yu)圓形(xing)旋(xuan)(xuan)轉磁場(chang)。

電動機因(yin)此獲得起動轉矩。

利(li)用電阻分相方法(fa)的電動(dong)機(ji)價格低廉，例如副(fu)繞組用較細的導線繞制(zhi)即可，但分相效果較差，且電阻上要消耗能量。

這種電動機在起動并達到(dao)一定轉速后，通(tong)常由裝在電動機軸上的離心式(shi)開關(guan)將副(fu)繞組(zu)自動切除(chu)，以減(jian)少電阻上的損耗、提高運行(xing)效率。

一般用于(yu)起動轉矩要求不高的(de)場合，如小(xiao)(xiao)型(xing)車床(chuang)、小(xiao)(xiao)型(xing)電(dian)冰箱等，缺點是不能調速速。

利用電容分(fen)相，效果較好(hao)，有可(ke)能在電動機某一工(gong)作點時(shi)，使電機合(he)成(cheng)磁場接近(jin)于(yu)圓形旋轉(zhuan)磁場，從(cong)而獲(huo)得較好(hao)的工(gong)作特(te)性。