虹口電機是(shi)一(yi)種將電(dian)能轉換(huan)為機械能的裝置。大多(duo)數電(dian)機通過(guo)電(dian)流在(zai)導線(xian)繞組中與磁場的相互作用來產生扭(niu)矩，作用在(zai)電(dian)機軸上形成力。電(dian)機應用場景眾多(duo)，在(zai)消費市場、工業、車載(zai)等都有(you)應用。

下(xia)(xia)面我(wo)們首先(xian)通過復盤海外高(gao)端電機(ji)(ji)(ji)廠商(shang)的(de)發展歷程(cheng)，了解率先(xian)布局高(gao)壁壘/新興(xing)領(ling)域+掌握(wo)一體化技術(shu)、掌握(wo)先(xian)發優勢是(shi)維(wei)持(chi)電機(ji)(ji)(ji)企業(ye)高(gao)利(li)潤的(de)關鍵。當前電機(ji)(ji)(ji)行業(ye)競(jing)爭(zheng)激烈(lie)，人形機(ji)(ji)(ji)器人蓄勢待發，驅動電機(ji)(ji)(ji)廠商(shang)抓住(zhu)技術(shu)更新迭代的(de)機(ji)(ji)(ji)遇，及時布局伺服電機(ji)(ji)(ji)、空心杯電機(ji)(ji)(ji)、無框(kuang)電機(ji)(ji)(ji)等，真(zhen)正實現國(guo)產(chan)替代沖(chong)出(chu)重圍，在下(xia)(xia)一階段競(jing)爭(zheng)中(zhong)搶占先(xian)機(ji)(ji)(ji)。

01電機行業概述

1.電機定義及組成

電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)是一種(zhong)(zhong)利(li)用(yong)(yong)電(dian)(dian)與(yu)磁相互作(zuo)用(yong)(yong)從而實現(xian)能量轉(zhuan)換與(yu)傳遞的機(ji)(ji)(ji)械電(dian)(dian)磁裝(zhuang)置。廣義的電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)包(bao)括電(dian)(dian)動機(ji)(ji)(ji)、發(fa)電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)和特種(zhong)(zhong)電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)。電(dian)(dian)動機(ji)(ji)(ji)從電(dian)(dian)系(xi)統吸收電(dian)(dian)能，向(xiang)機(ji)(ji)(ji)械系(xi)統輸(shu)出(chu)機(ji)(ji)(ji)械能，各類型的電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)廣泛應用(yong)(yong)于我國經濟生產各部門以(yi)及(ji)家用(yong)(yong)電(dian)(dian)器(qi)中，主(zhu)要作(zuo)為驅動各種(zhong)(zhong)機(ji)(ji)(ji)械設(she)(she)備(bei)的動力；發(fa)電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)從機(ji)(ji)(ji)械系(xi)統吸收機(ji)(ji)(ji)械能，向(xiang)電(dian)(dian)系(xi)統輸(shu)出(chu)電(dian)(dian)能，發(fa)電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)和相關設(she)(she)備(bei)的技(ji)術(shu)進步(bu)，使(shi)人們能夠利(li)用(yong)(yong)熱能、水能、核能以(yi)及(ji)風(feng)能、太陽能、生物(wu)質能等(deng)能源發(fa)電(dian)(dian)，向(xiang)國民(min)經濟各部門和廣大城鄉居(ju)民(min)提供所需電(dian)(dian)能；特種(zhong)(zhong)電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)主(zhu)要是指(zhi)使(shi)用(yong)(yong)環境、生產工藝、技(ji)術(shu)標(biao)準等(deng)比較特殊(shu)而區別于普通電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)的電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)。

從結(jie)構上來看，不(bu)同(tong)類型電(dian)機結(jie)構雖然不(bu)同(tong)，但一般都是由三大部(bu)(bu)分(fen)組成，即固定(ding)部(bu)(bu)分(fen)、轉動部(bu)(bu)分(fen)和(he)(he)(he)輔(fu)助部(bu)(bu)分(fen)。固定(ding)部(bu)(bu)分(fen)主要由定(ding)子(zi)機座、機架、定(ding)子(zi)鐵心、定(ding)子(zi)繞(rao)組、端蓋及底板等(deng)(deng)導(dao)磁、導(dao)電(dian)和(he)(he)(he)支撐固定(ding)等(deng)(deng)結(jie)構部(bu)(bu)件(jian)組合；電(dian)機的轉動部(bu)(bu)分(fen)包(bao)括轉軸、轉子(zi)鐵心、轉子(zi)支架、轉子(zi)繞(rao)組、集電(dian)環、換向器和(he)(he)(he)風(feng)扇等(deng)(deng)部(bu)(bu)件(jian)；輔(fu)助部(bu)(bu)分(fen)包(bao)括軸承、電(dian)刷和(he)(he)(he)冷(leng)卻器等(deng)(deng)。

2.電機分類

電(dian)(dian)機(ji)有多種分類方式，按照(zhao)應用領域分為(wei)(wei)動力電(dian)(dian)機(ji)和控(kong)制電(dian)(dian)機(ji)；按照(zhao)電(dian)(dian)源類型分為(wei)(wei)直流(liu)電(dian)(dian)機(ji)和交流(liu)電(dian)(dian)機(ji)。

（1）按(an)照應用(yong)領域分為(wei)動(dong)力電(dian)機(ji)和控(kong)制電(dian)機(ji)

動力電(dian)(dian)機輸(shu)出功(gong)率較大，注(zhu)重電(dian)(dian)機的驅動、運行及制動性(xing)(xing)能(neng)，主要應用于汽車、家電(dian)(dian)、小型機床等領域。控制電(dian)(dian)機側(ce)重電(dian)(dian)機輸(shu)出量的幅頻特性(xing)(xing)、相頻特性(xing)(xing)及輸(shu)出特性(xing)(xing)的精度、靈(ling)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(kuai)，主要在自(zi)動控制系統(tong)中(zhong)承擔執(zhi)行、檢測(ce)和解(jie)算(suan)功(gong)能(neng)。

1）動力電機

按照(zhao)運動(dong)方式(shi)(shi)進一(yi)步分為(wei)旋轉(zhuan)(zhuan)電(dian)機和(he)直(zhi)(zhi)(zhi)線(xian)電(dian)機。直(zhi)(zhi)(zhi)線(xian)電(dian)機可看(kan)作由旋轉(zhuan)(zhuan)電(dian)機展平(ping)而(er)得(de)，其定(ding)子叫初級(ji)、轉(zhuan)(zhuan)子叫次級(ji)，其優勢在(zai)于可以(yi)直(zhi)(zhi)(zhi)接將電(dian)能轉(zhuan)(zhuan)換為(wei)直(zhi)(zhi)(zhi)線(xian)運動(dong)的(de)(de)機械能，而(er)無需(xu)再(zai)借(jie)助中間轉(zhuan)(zhuan)換裝(zhuang)置(zhi)(zhi)。常見的(de)(de)直(zhi)(zhi)(zhi)線(xian)電(dian)機可分為(wei)U型槽式(shi)(shi)、平(ping)板式(shi)(shi)和(he)管式(shi)(shi)。其主要應用于自動(dong)控制(zhi)系統、短距離需(xu)要巨大直(zhi)(zhi)(zhi)線(xian)運動(dong)能的(de)(de)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)或作為(wei)長期連續運行(xing)的(de)(de)驅(qu)動(dong)電(dian)機，例如用于磁懸浮列車以(yi)及無鋼絲繩電(dian)梯的(de)(de)驅(qu)動(dong)。

2）控制電機

按(an)照(zhao)控制方式進(jin)一步分為步進(jin)電(dian)(dian)機(ji)(ji)、伺服電(dian)(dian)機(ji)(ji)、力矩電(dian)(dian)機(ji)(ji)。

步進電機(ji)是一種把電脈沖信號(hao)(hao)轉(zhuan)換成角(jiao)位(wei)移的(de)電動(dong)機(ji)，每輸入一個(ge)脈沖信號(hao)(hao)，步進電機(ji)就按照設(she)定的(de)方(fang)向(xiang)轉(zhuan)動(dong)一個(ge)固(gu)定的(de)角(jiao)度。其結構(gou)簡單但效率和精度較低，多用于辦公(gong)自動(dong)化、通(tong)信設(she)備、印刷(shua)設(she)備等領域。 

伺服(fu)電(dian)(dian)機(ji)相較(jiao)于步進電(dian)(dian)機(ji)增(zeng)加(jia)了編碼器(qi)與(yu)反饋機(ji)制，使得驅動器(qi)可以(yi)根據目標值(zhi)與(yu)編碼器(qi)的(de)(de)(de)反饋信號之間的(de)(de)(de)差異(yi)來(lai)調整轉子(zi)轉動的(de)(de)(de)角度，從(cong)而(er)可實(shi)現(xian)更精密(mi)的(de)(de)(de)控制，主要(yao)(yao)適用(yong)于半導(dao)體、光伏、鋰電(dian)(dian)、工(gong)業自動化、機(ji)器(qi)人(ren)等(deng)對于控制精度、速(su)度響(xiang)應、過(guo)載能力(li)及穩(wen)定性要(yao)(yao)求高(gao)的(de)(de)(de)領(ling)域。空(kong)心(xin)(xin)杯(bei)電(dian)(dian)機(ji)是一種特(te)殊的(de)(de)(de)伺服(fu)電(dian)(dian)機(ji)，采用(yong)無(wu)鐵芯(xin)轉子(zi)，呈空(kong)心(xin)(xin)的(de)(de)(de)杯(bei)狀結構(gou)，內部(bu)環繞著繞組(zu)和磁鐵。

力(li)矩(ju)電(dian)機(ji)(ji)是以扭矩(ju)為控制(zhi)方(fang)向的(de)(de)電(dian)機(ji)(ji)，采用開(kai)環控制(zhi)。當(dang)負載(zai)(zai)轉(zhuan)矩(ju)增大時能(neng)自(zi)動(dong)降(jiang)低(di)轉(zhuan)速(su)，同時加大輸出(chu)轉(zhuan)矩(ju)，當(dang)負載(zai)(zai)轉(zhuan)矩(ju)為一定(ding)值時改變電(dian)機(ji)(ji)端電(dian)壓便可調速(su)。在(zai)電(dian)動(dong)機(ji)(ji)低(di)速(su)甚至堵轉(zhuan)（轉(zhuan)子(zi)無法(fa)轉(zhuan)動(dong)）時仍(reng)能(neng)持(chi)續運轉(zhuan)，不(bu)會造成電(dian)動(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)損壞，并提供穩定(ding)的(de)(de)力(li)矩(ju)給負載(zai)(zai)，具有低(di)轉(zhuan)速(su)、大扭矩(ju)、過載(zai)(zai)能(neng)力(li)強、響應(ying)快、特性線性度好等優(you)點。力(li)矩(ju)電(dian)機(ji)(ji)分為有框(kuang)力(li)矩(ju)電(dian)機(ji)(ji)和(he)無框(kuang)力(li)矩(ju)電(dian)機(ji)(ji)。

（2）按(an)照電源類型分為直(zhi)流(liu)(liu)電機和交流(liu)(liu)電機

直(zhi)(zhi)流(liu)(liu)電(dian)機(ji)(ji)由(you)直(zhi)(zhi)流(liu)(liu)電(dian)源驅動(dong)，交(jiao)流(liu)(liu)電(dian)機(ji)(ji)由(you)交(jiao)流(liu)(liu)電(dian)源驅動(dong)。直(zhi)(zhi)流(liu)(liu)電(dian)機(ji)(ji)調速性能好、啟動(dong)力矩大(da)，適用(yong)于(yu)在重負(fu)載下啟動(dong)或需要(yao)均勻調節轉速的機(ji)(ji)械。交(jiao)流(liu)(liu)電(dian)機(ji)(ji)效率高、噪音低，常用(yong)于(yu)家(jia)用(yong)電(dian)器中。

1）直流電機

按照(zhao)電(dian)刷的有(you)無進一(yi)步分為有(you)刷電(dian)機與無刷電(dian)機。對于(yu)直流(liu)電(dian)機，為使(shi)轉(zhuan)(zhuan)子(zi)轉(zhuan)(zhuan)動需要不斷改變電(dian)流(liu)方向。

有(you)刷電(dian)(dian)機(ji)采用機(ji)械換(huan)向(xiang)(xiang)，內部的(de)(de)(de)電(dian)(dian)樞(shu)和(he)換(huan)向(xiang)(xiang)器一起(qi)旋轉，而外部的(de)(de)(de)磁極(ji)和(he)電(dian)(dian)刷都不動(dong)。通(tong)過換(huan)向(xiang)(xiang)器與電(dian)(dian)刷的(de)(de)(de)交替接觸(chu)，電(dian)(dian)機(ji)運行時電(dian)(dian)流的(de)(de)(de)方向(xiang)(xiang)就(jiu)會不斷改變，從(cong)而改變電(dian)(dian)機(ji)的(de)(de)(de)運動(dong)方向(xiang)(xiang)。其優勢在于啟動(dong)快速、制動(dong)及時、調速平穩，并且啟動(dong)電(dian)(dian)流大、在低速時扭矩大，因而能帶很(hen)重(zhong)的(de)(de)(de)負荷，常(chang)用在電(dian)(dian)鉆等日(ri)常(chang)電(dian)(dian)動(dong)工具(ju)中。但(dan)由于換(huan)向(xiang)(xiang)器與電(dian)(dian)刷之間(jian)存在摩擦(ca)，因而電(dian)(dian)刷易損耗、壽命短，并且效(xiao)率較(jiao)低。

無刷電(dian)(dian)機(ji)采用電(dian)(dian)氣換向(xiang)，以(yi)霍(huo)爾元(yuan)件(jian)等電(dian)(dian)子換向(xiang)器替代了機(ji)械電(dian)(dian)刷裝置(zhi)(zhi)，其(qi)線(xian)圈不動而磁極(ji)旋轉。其(qi)原理是通過霍(huo)爾元(yuan)件(jian)感知永磁體磁極(ji)的(de)(de)位置(zhi)(zhi)，從而適(shi)時切換線(xian)圈中電(dian)(dian)流的(de)(de)方向(xiang)，以(yi)產生正確方向(xiang)的(de)(de)磁力來驅動電(dian)(dian)機(ji)。無刷電(dian)(dian)機(ji)的(de)(de)優勢在于故障率(lv)低、使用壽命(ming)長、運行時間和電(dian)(dian)壓比(bi)較穩定。

2）交流電機

交(jiao)(jiao)流電(dian)機(ji)(ji)按(an)照電(dian)源(yuan)類型分為(wei)單相(xiang)(xiang)電(dian)機(ji)(ji)與三(san)相(xiang)(xiang)電(dian)機(ji)(ji)。單相(xiang)(xiang)電(dian)機(ji)(ji)采(cai)用(yong)單相(xiang)(xiang)交(jiao)(jiao)流電(dian)源(yuan)供電(dian)，定子(zi)僅(jin)含一個繞組(zu)(zu)，需借(jie)助(zhu)啟動線圈或運(yun)行電(dian)容器等以產生(sheng)旋轉磁場(chang)。特(te)點是結(jie)構簡單、維(wei)修(xiu)方便，多應(ying)用(yong)于小型家用(yong)電(dian)器等生(sheng)活場(chang)景(jing)。三(san)相(xiang)(xiang)電(dian)機(ji)(ji)采(cai)用(yong)三(san)相(xiang)(xiang)交(jiao)(jiao)流電(dian)源(yuan)供電(dian)，定子(zi)繞組(zu)(zu)分為(wei)三(san)組(zu)(zu)，通入互差120°的交(jiao)(jiao)流電(dian)就可產生(sheng)旋轉磁場(chang)。三(san)相(xiang)(xiang)電(dian)機(ji)(ji)效率高、功(gong)率大、可靠性和精(jing)度高，多用(yong)于水泵、機(ji)(ji)床等工業(ye)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，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。