無刷嘉定電機和有刷電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)有什么(me)區別(bie)？同步(bu)(bu)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)和異(yi)步(bu)(bu)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)有什么(me)區別(bie)？伺服電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)是否(fou)(fou)都是交(jiao)流電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)？伺服電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)是否(fou)(fou)都是同步(bu)(bu)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)？步(bu)(bu)進電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)屬于直(zhi)流電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)還是交(jiao)流電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)？舵機(ji)(ji)(ji)(ji)是否(fou)(fou)屬于伺服電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)等等……

這些問題，很(hen)多老司(si)機也不(bu)一定能完全(quan)解釋的清楚。針對(dui)(dui)這些問題，大家(jia)可(ke)以參考下面(mian)這篇文章學(xue)習，會對(dui)(dui)電(dian)機的分(fen)類、用法、優缺點有(you)更(geng)加清晰的理解。

讀(du)過中學物理(li)(li)的學霸學渣都(dou)知道，為了(le)(le)研究通電導體(ti)在磁場(chang)受(shou)力的那點事，我們把左(zuo)手都(dou)練成了(le)(le)斷掌，這(zhe)也正是(shi)直流電機(ji)的原理(li)(li)。

所有電機都是由定子和轉(zhuan)子組成，在(zai)直(zhi)(zhi)流電機中，為(wei)了讓轉(zhuan)子轉(zhuan)起來，需要不斷改變電流方向，否則轉(zhuan)子只能轉(zhuan)半圈，這點就像(xiang)自行(xing)車腳踏(ta)板。所以直(zhi)(zhi)流電機需要換向器。

廣義的直流電(dian)(dian)機包括有刷電(dian)(dian)機和(he)無(wu)刷電(dian)(dian)機。

有刷(shua)電機又稱直流(liu)(liu)電機或碳刷(shua)電機，常說的(de)直流(liu)(liu)電機就是指有刷(shua)直流(liu)(liu)電機，它采用(yong)機械換(huan)向，外部磁極不動內部線(xian)圈(電樞)動，換(huan)向器(qi)和(he)轉子線(xian)圈一起旋轉，電刷(shua)和(he)磁鐵(tie)都不動，于是換(huan)向器(qi)和(he)電刷(shua)摩擦(ca)摩擦(ca)，完(wan)成電流(liu)(liu)方向的(de)切換(huan)。

有刷電機缺點：

1、機械(xie)換向產生的火花引起(qi)換向器和電刷摩擦、電磁干擾(rao)、噪聲大、壽(shou)命短。

2、可(ke)靠(kao)性差、故障多，需要經常維護。

3、由于換向器存在，限制(zhi)了轉(zhuan)子慣量(liang)，限制(zhi)了更高轉(zhuan)速，影響了動(dong)態性能。

既然(ran)它(ta)這么(me)(me)多缺點為(wei)(wei)什么(me)(me)還被普(pu)遍應(ying)用，因為(wei)(wei)它(ta)扭力高(gao)、結構簡單容易維(wei)護（即(ji)換碳(tan)刷(shua)）、便(bian)宜(yi)。

無(wu)刷電機(ji)在(zai)某些領域也稱直流變(bian)頻電機(ji)（BLDC），它采用電子(zi)換向（霍爾傳感器），線(xian)圈(quan)(電樞)不動(dong)磁極動(dong)，此時永磁鐵可(ke)以(yi)在(zai)線(xian)圈(quan)外部(bu)也可(ke)以(yi)在(zai)線(xian)圈(quan)內部(bu)，于(yu)是(shi)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(dian)機構造與永磁同步電(dian)機相同。

不(bu)過，單個的無刷電(dian)機(ji)不(bu)是一套完整的動力系統，無刷基本(ben)必(bi)須通過無刷控制器也就是電(dian)調的控制才能實現連續不(bu)斷(duan)的運(yun)轉。

真正決定其使(shi)用性能的還是(shi)無刷電子調速器（也就是(shi)電調）。

一(yi)般地，無刷電(dian)(dian)機的驅動(dong)電(dian)(dian)流有兩種，一(yi)種是方波，另(ling)一(yi)種是正弦波。

有時候把前一(yi)種(zhong)叫直流無刷電機，后一(yi)種(zhong)叫交(jiao)流伺服(fu)電機，確切(qie)地講是交(jiao)流伺服(fu)電動機的(de)一(yi)種(zhong)。（視頻傳送門(men)）

無(wu)刷電(dian)機的運轉(zhuan)方式不同，有(you)可以分為內轉(zhuan)子無(wu)刷電(dian)機和外(wai)轉(zhuan)子無(wu)刷電(dian)機。

內轉(zhuan)子都是三相的(de) ，價格較貴(gui)。

外轉子通(tong)常使用的是(shi)單(dan)相的，價格親(qin)民，大批量生產已經(jing)接(jie)近(jin)碳(tan)刷電機，因此近(jin)年來得(de)到(dao)廣(guang)泛應用。

外轉子(zi)三相的價(jia)格(ge)已經接近內轉子(zi)的價(jia)格(ge)。 

嗯，猜(cai)都能猜(cai)到，有刷(shua)電機(ji)的(de)(de)缺點就是無刷(shua)電機(ji)的(de)(de)有點。

它具有高(gao)效(xiao)率、低能耗、低噪音、超長壽命、高(gao)可靠性、可伺服控制、無(wu)級變(bian)頻調速（可達很高(gao)轉速）等優點，它相對比(bi)(bi)有刷直流(liu)電(dian)機(ji)體積(ji)小的多，控制比(bi)(bi)異步交流(liu)電(dian)機(ji)簡單，啟動轉矩(ju)大過載能力(li)強，至(zhi)于缺點嘛……就(jiu)是比(bi)(bi)有刷的貴、不(bu)好維護(hu)。

直流電機的調速：所謂調速，即通(tong)過調節電機轉速獲得所需扭矩。

直(zhi)流（有刷）電機通過調(diao)(diao)節電壓(ya)、串接電阻(zu)、改(gai)變勵磁都可(ke)以(yi)調(diao)(diao)速(su)(su)，但是(shi)實際以(yi)調(diao)(diao)節電壓(ya)最為(wei)方(fang)便也最為(wei)常(chang)用，目(mu)前主要使用PWM調(diao)(diao)速(su)(su)，PWM其(qi)實就(jiu)是(shi)通過高速(su)(su)的(de)(de)開關(guan)(guan)來實現直(zhi)流的(de)(de)調(diao)(diao)壓(ya)，一個周期內，開的(de)(de)時間長，平均電壓(ya)就(jiu)高，關(guan)(guan)的(de)(de)時間長，平均電壓(ya)就(jiu)低，調(diao)(diao)起來很(hen)方(fang)便，只要開關(guan)(guan)速(su)(su)度夠快，電網的(de)(de)諧波就(jiu)少(shao)，且電流更(geng)為(wei)連續。

但是電刷和換(huan)向器長期磨損(sun)，同時在換(huan)向的(de)時候(hou)有巨大的(de)電流變(bian)化，非常容易產生火花(hua)，換(huan)向器和電刷限制了(le)直流電動機的(de)容量和速度，使得(de)直流電動機的(de)調速遇到了(le)瓶頸。

對(dui)于無刷(shua)直(zhi)(zhi)流電(dian)(dian)機(ji)，調(diao)(diao)速(su)(su)的時(shi)候表面上只控制(zhi)了輸入電(dian)(dian)壓，但電(dian)(dian)機(ji)的自(zi)控變頻(pin)調(diao)(diao)速(su)(su)系統(tong)（無刷(shua)直(zhi)(zhi)流電(dian)(dian)機(ji)本身自(zi)帶轉子位(wei)置檢測器等轉子位(wei)置信號獲取裝(zhuang)置，使用此裝(zhuang)置的轉子位(wei)置信號來(lai)控制(zhi)變壓變頻(pin)調(diao)(diao)速(su)(su)裝(zhuang)置的換相時(shi)刻(ke)）自(zi)動根據變壓控制(zhi)了頻(pin)率，用起(qi)來(lai)和(he)直(zhi)(zhi)流（有刷(shua)）電(dian)(dian)機(ji)幾乎一樣(yang)，非(fei)常方便。

由于轉子采用永磁體(ti)，不需要專(zhuan)門的(de)(de)勵磁繞(rao)組，在同等(deng)容量的(de)(de)情況下，電(dian)機體(ti)積更(geng)(geng)小，重(zhong)量更(geng)(geng)輕，效(xiao)率更(geng)(geng)高，結構(gou)更(geng)(geng)緊湊，運(yun)行更(geng)(geng)可靠，動(dong)態性能更(geng)(geng)好，在電(dian)動(dong)汽車的(de)(de)驅動(dong)等(deng)方(fang)面都獲得了(le)廣泛的(de)(de)應用。

交流電機(ji)分(fen)為(wei)同步(bu)(bu)電機(ji)和(he)異(yi)步(bu)(bu)電機(ji)，同步(bu)(bu)電機(ji)多(duo)用于發電機(ji)，異(yi)步(bu)(bu)電機(ji)多(duo)用于電動機(ji)。

電機的外(wai)殼是定(ding)子，定(ding)子上有三相(xiang)對稱交流繞組，由于三相(xiang)電順序變化(hua)，形成一個旋轉(zhuan)(zhuan)的合成磁(ci)場(chang)，磁(ci)場(chang)的旋轉(zhuan)(zhuan)速度就是同步轉(zhuan)(zhuan)速。

同步轉速(su)n=60f/p，f是頻率，p是極對(dui)數(shu)，比如對(dui)于接入電網50Hz的2極電動機（即(ji)極對(dui)數(shu)為(wei)1對(dui)），那么轉速(su)n=60*50/1=3000r/min。

同理，4極，6極，8極電機同步轉速為1500，1000,750  。

異步電機機構簡單，轉子為閉合線(xian)圈，比(bi)如鼠(shu)籠式。

轉子(zi)線圈將切(qie)割旋轉磁場(chang)(chang)，產生(sheng)感(gan)應(ying)電(dian)動勢，進(jin)而產生(sheng)感(gan)應(ying)電(dian)流，最后產生(sheng)旋轉磁場(chang)(chang)，這樣(yang)轉子(zi)就(jiu)變成了一個(ge)電(dian)磁鐵，將跟隨定子(zi)磁場(chang)(chang)旋轉，所以轉子(zi)的轉速必然＜定子(zi)的旋轉磁場(chang)(chang)，這樣(yang)才(cai)能切(qie)割磁感(gan)線。

即轉子(zi)(zi)的異步轉速(su)＜同步轉速(su)，轉子(zi)(zi)與定子(zi)(zi)磁(ci)場存在轉速(su)差(cha)，所以(yi)稱之為(wei)異步電機(ji)。

不同(tong)廠家生產的異(yi)步(bu)電機額定(ding)轉速(su)略有差(cha)異(yi)，2極電機約(yue)2800+r/min，4極，6極，8極異(yi)步(bu)約(yue)為1400+,950+,700+。

異步電機空(kong)載時轉速高，有負載時轉速下降(jiang)。

異步電動機結構(gou)簡單(dan)，維護方便，運行可靠價格便宜(yi)，得到廣(guang)泛應用。

同步電機：

如果(guo)讓轉(zhuan)(zhuan)子速(su)度=定(ding)子磁(ci)場(chang)旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)速(su)度，就(jiu)成為了(le)同(tong)步電(dian)(dian)(dian)機，此時就(jiu)需(xu)要把定(ding)子變成一個電(dian)(dian)(dian)磁(ci)鐵(tie)或(huo)永(yong)磁(ci)鐵(tie)，即給定(ding)子通電(dian)(dian)(dian)，此時不需(xu)要再切割磁(ci)感線就(jiu)能旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)，旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)速(su)度與磁(ci)場(chang)旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)速(su)度相同(tong)，即形成同(tong)步電(dian)(dian)(dian)機。      

同(tong)步電(dian)機轉子結構比異(yi)步電(dian)機復雜，價(jia)格高，在生(sheng)產生(sheng)活中(zhong)應用不如異(yi)步電(dian)機廣泛，主要(yao)用作發電(dian)機上，現在火電(dian)站(zhan)，水電(dian)站(zhan)、汽輪機、水輪機基本都是同(tong)步電(dian)機。

異(yi)步電(dian)(dian)機(ji)的(de)調(diao)速(su)：理論(lun)上異(yi)步電(dian)(dian)動(dong)機(ji)控(kong)制交流電(dian)(dian)頻率(lv)、電(dian)(dian)壓(ya)、或者轉子(zi)的(de)電(dian)(dian)阻、電(dian)(dian)機(ji)的(de)磁極分布(bu)都(dou)可(ke)以調(diao)速(su)，但是(shi)實際(ji)上實現(xian)無極調(diao)速(su)用(yong)調(diao)節頻率(lv)和電(dian)(dian)壓(ya)的(de)方法實現(xian)。

由于調壓調速范圍不(bu)大，一般只(zhi)能用(yong)在調速要求(qiu)不(bu)高的場合，應用(yong)并不(bu)廣泛。    ;  

 變頻調速：說到變頻，大家可(ke)能都聽說過。

變(bian)(bian)(bian)頻(pin)調(diao)(diao)速(su)的全稱是變(bian)(bian)(bian)壓變(bian)(bian)(bian)頻(pin)調(diao)(diao)速(su)（VVVF），也就是在(zai)改變(bian)(bian)(bian)頻(pin)率的時(shi)候改變(bian)(bian)(bian)電壓，這樣(yang)異步電動機的調(diao)(diao)速(su)范(fan)圍就足夠大(da)了。

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

交(jiao)-交(jiao)變頻(pin)：將(jiang)交(jiao)流電(dian)直接(jie)通過電(dian)力電(dian)子器件變換為另一個頻(pin)率(lv)的交(jiao)流電(dian)，更高輸(shu)出頻(pin)率(lv)不能超(chao)過輸(shu)入頻(pin)率(lv)的一半(ban)，所以(yi)一般只用在低轉速、大容量的系統中，可以(yi)省去(qu)龐大的齒輪減(jian)速箱。

交-直-交變(bian)(bian)頻(pin)器將交流電先整(zheng)流變(bian)(bian)成直流，再通(tong)過(guo)逆變(bian)(bian)器變(bian)(bian)成可控頻(pin)率和電壓的交流，配合PWM技術，這(zhe)種(zhong)變(bian)(bian)頻(pin)器可以實現大范圍(wei)的變(bian)(bian)壓變(bian)(bian)頻(pin)。

對于電動汽車來講，異步(bu)電動機皮實耐用(yong)，過載能力強(qiang)，控制算法又如此(ci)成(cheng)熟(shu)，完全可以(yi)拿來用(yong)。

同步(bu)電機(ji)(ji)的調速(su)：同步(bu)機(ji)(ji)沒有轉(zhuan)差率，在結構確定的情況下，控制(zhi)電壓不能(neng)改變轉(zhuan)速(su)，所以在變頻(pin)器出(chu)現之前，同步(bu)電動機(ji)(ji)是完全不能(neng)調速(su)的。

變頻器的(de)出(chu)現讓(rang)交流同步(bu)電(dian)動機(ji)(ji)也有(you)了巨大的(de)調速(su)范圍(wei)，因其轉子也有(you)獨立勵磁（永磁體或者電(dian)勵磁），其調速(su)范圍(wei)要比(bi)異步(bu)電(dian)動機(ji)(ji)更寬，同步(bu)電(dian)動機(ji)(ji)煥(huan)發了新的(de)生機(ji)(ji)。       

同步電動機變壓變頻(pin)調速系統(tong)可以分(fen)為他控變頻(pin)調速和自(zi)控變頻(pin)調速。

對于他控變頻(pin)調速，和異(yi)步電(dian)動機的變頻(pin)調速類似，也可(ke)以根據其數學(xue)模型采(cai)用SVPWM等(deng)控制方式來實現控制，其性能還要優于普通交流異(yi)步電(dian)動機。

自控變(bian)頻同步(bu)(bu)電(dian)(dian)(dian)動機(ji)(ji)在發(fa)展過程(cheng)中曾經有(you)多種名字(zi)，比如無換向器(qi)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)；當采(cai)用永(yong)(yong)(yong)磁(ci)體且(qie)輸(shu)入三相(xiang)正弦波(bo)時，可(ke)以稱為(wei)正弦波(bo)永(yong)(yong)(yong)磁(ci)同步(bu)(bu)電(dian)(dian)(dian)動機(ji)(ji)；而如果輸(shu)入方波(bo)，那么就可(ke)以稱為(wei)梯形波(bo)永(yong)(yong)(yong)磁(ci)同步(bu)(bu)電(dian)(dian)(dian)動機(ji)(ji)，沒錯，這就是類似于之前說的的無刷直(zhi)(zhi)流機(ji)(ji)（BLDM），大家是不是感覺饒了(le)個大圈有(you)轉(zhuan)回去了(le)，但是你現在對(dui)于變(bian)頻變(bian)速的理解一定更(geng)深一步(bu)(bu)了(le)，所(suo)以無刷直(zhi)(zhi)流電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)時采(cai)用直(zhi)(zhi)流輸(shu)入，但是使用了(le)同步(bu)(bu)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)的變(bian)頻技術（結構與永(yong)(yong)(yong)磁(ci)同步(bu)(bu)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)相(xiang)同），在Model3上就采(cai)用了(le)直(zhi)(zhi)流無刷電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)。

單(dan)相交(jiao)流異步電機——單(dan)相交(jiao)流串勵電機（有刷）

單相交流串(chuan)勵電(dian)(dian)動(dong)機，俗稱串(chuan)勵電(dian)(dian)機或通用(yong)電(dian)(dian)機(UniversalMotor國外(wai)叫法，因(yin)交直流通用(yong)而得名)，電(dian)(dian)樞繞組和(he)勵磁繞組串(chuan)聯在一起工(gong)作。

單相串勵(li)電(dian)動機(ji)(ji)又叫做交直流(liu)兩用(yong)串勵(li)電(dian)動機(ji)(ji)，它既可以使用(yong)交流(liu)電(dian)源工(gong)作，也可以使用(yong)直流(liu)電(dian)源工(gong)作。

單相串勵電動(dong)機的優點(dian)是由于(yu)它轉(zhuan)速高、起(qi)動(dong)力(li)矩大、體(ti)積小、重量輕(qing)、不容易(yi)堵轉(zhuan)、適(shi)用電壓范圍很廣，可以用調壓的方法來調速，簡(jian)單且易(yi)于(yu)實(shi)現。

因(yin)而在電動工(gong)具中得到廣(guang)泛的應(ying)用，如角磨機(ji)、手電鉆等(deng)。

單相(xiang)串(chuan)勵電(dian)機(ji)的結構同直流(liu)串(chuan)勵電(dian)機(ji)十(shi)分相(xiang)似，主(zhu)要的區別在于(yu)單相(xiang)串(chuan)勵電(dian)機(ji)的定(ding)子鐵心必須(xu)由硅鋼片疊(die)壓而(er)成(cheng)，而(er)直流(liu)的磁極既可(ke)以(yi)由疊(die)壓而(er)成(cheng)，又可(ke)以(yi)做成(cheng)整(zheng)體結構。

單(dan)相串勵電機的(de)調速，大多數采用調節電壓的(de)方法，就(jiu)是改變電動勢。

單相(xiang)(xiang)串勵電(dian)機(ji)的(de)(de)電(dian)壓(ya)調(diao)速方法采用的(de)(de)可控(kong)移相(xiang)(xiang)調(diao)壓(ya)，利用可控(kong)硅的(de)(de)觸(chu)發(fa)電(dian)壓(ya)滯后于輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)實(shi)現對輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)的(de)(de)移相(xiang)(xiang)觸(chu)發(fa)。

在實現方法上有硬件(jian)和軟件(jian)方式。

采用調節電(dian)壓方法，采用可控(kong)硅調速(su)技術，具有(you)線路(lu)簡(jian)單(dan)，元(yuan)件體積小等特點，是一種可控(kong)硅簡(jian)單(dan)有(you)效的方法。

(a)交流(liu)電流(liu)變化曲線;

(b)電(dian)流為正半波(bo)時，轉子(zi)的旋轉方向(xiang)  

(c)電流為負半波時，轉(zhuan)子的旋轉(zhuan)方向

單相交(jiao)流(liu)異步(bu)電(dian)機——單相交(jiao)流(liu)鼠籠式電(dian)機（無刷(shua)）

單相電(dian)流(liu)通過電(dian)樞(shu)繞組時(shi)產生的是脈振磁場而不是旋轉磁場，所以單相異步(bu)電(dian)動機不能自起動。

為了(le)解決起動(dong)問題，單相交流供電(dian)的異步電(dian)動(dong)機實際(ji)上往往做成兩(liang)相的。

主繞(rao)組由單(dan)相電源直接供電；副(fu)繞(rao)組在空間上與主繞(rao)組差90°(電角(jiao)度(du)，等(deng)于機(ji)械(xie)角(jiao)度(du)被電動機(ji)磁極對數(shu)除(chu))。

副繞(rao)組串(chuan)聯電(dian)容或電(dian)阻后再接到(dao)單(dan)相(xiang)交(jiao)流電(dian)源，使其中通過的電(dian)流和主(zhu)繞(rao)組中的電(dian)流有一定的相(xiang)位差。

使(shi)合成磁場成橢圓形(xing)旋(xuan)轉(zhuan)磁場，甚至可(ke)能接近于圓形(xing)旋(xuan)轉(zhuan)磁場。

電動(dong)機因此獲得起動(dong)轉(zhuan)矩。

利(li)用電(dian)(dian)阻(zu)(zu)分相(xiang)方(fang)法的電(dian)(dian)動機(ji)價格低廉，例如副(fu)繞組用較細的導(dao)線繞制即可，但分相(xiang)效(xiao)果較差，且(qie)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)上要消耗能量。

這種電(dian)動(dong)(dong)機在起動(dong)(dong)并達到一定轉速后，通(tong)常由裝(zhuang)在電(dian)動(dong)(dong)機軸上的離(li)心式開關(guan)將副(fu)繞組自動(dong)(dong)切除，以減少電(dian)阻(zu)上的損耗(hao)、提(ti)高(gao)運行效(xiao)率。

一般(ban)用于(yu)起(qi)動(dong)轉矩要求不(bu)高(gao)的場合，如小型車(che)床、小型電冰箱(xiang)等(deng)，缺點是不(bu)能調(diao)速速。

利用電(dian)容分相，效果較(jiao)好(hao)，有可(ke)能在電(dian)動機某一工(gong)(gong)作(zuo)點時，使電(dian)機合成磁場接近于圓形(xing)旋轉磁場，從(cong)而(er)獲得較(jiao)好(hao)的工(gong)(gong)作(zuo)特性。