通化電機是一種將電能轉換為機械能的裝置。大多數電機通過電流在導線繞組中與(yu)磁場(chang)的相互作用來產生扭(niu)矩，作用在電機軸上(shang)形成力。電機應用場(chang)景眾多，在消(xiao)費市(shi)場(chang)、工業、車載等都有應用。

下(xia)面我們首先通過復盤海(hai)外高(gao)端(duan)電(dian)機(ji)(ji)廠商的(de)發展(zhan)歷程，了解(jie)率(lv)先布局(ju)高(gao)壁壘/新興領域(yu)+掌(zhang)握一體化技術、掌(zhang)握先發優(you)勢是維持電(dian)機(ji)(ji)企業高(gao)利(li)潤的(de)關鍵。當前電(dian)機(ji)(ji)行業競爭激烈，人形機(ji)(ji)器人蓄勢待發，驅動電(dian)機(ji)(ji)廠商抓住技術更新迭代的(de)機(ji)(ji)遇(yu)，及(ji)時布局(ju)伺服電(dian)機(ji)(ji)、空心杯電(dian)機(ji)(ji)、無框電(dian)機(ji)(ji)等，真正實現國產替代沖出(chu)重圍，在下(xia)一階段競爭中搶占先機(ji)(ji)。

01電機行業概述

1.電機定義及組成

電(dian)(dian)機(ji)(ji)是一(yi)種利用(yong)(yong)(yong)電(dian)(dian)與(yu)磁(ci)(ci)相(xiang)互作(zuo)用(yong)(yong)(yong)從而(er)實現能(neng)(neng)(neng)(neng)量轉換與(yu)傳遞的(de)(de)機(ji)(ji)械(xie)電(dian)(dian)磁(ci)(ci)裝置。廣義的(de)(de)電(dian)(dian)機(ji)(ji)包括電(dian)(dian)動(dong)機(ji)(ji)、發電(dian)(dian)機(ji)(ji)和特(te)(te)種電(dian)(dian)機(ji)(ji)。電(dian)(dian)動(dong)機(ji)(ji)從電(dian)(dian)系統(tong)吸(xi)(xi)收電(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)(neng)，向(xiang)(xiang)機(ji)(ji)械(xie)系統(tong)輸出(chu)機(ji)(ji)械(xie)能(neng)(neng)(neng)(neng)，各(ge)類型的(de)(de)電(dian)(dian)機(ji)(ji)廣泛應用(yong)(yong)(yong)于我國經濟(ji)生(sheng)產各(ge)部門以(yi)及家用(yong)(yong)(yong)電(dian)(dian)器(qi)中，主要作(zuo)為驅動(dong)各(ge)種機(ji)(ji)械(xie)設備(bei)的(de)(de)動(dong)力；發電(dian)(dian)機(ji)(ji)從機(ji)(ji)械(xie)系統(tong)吸(xi)(xi)收機(ji)(ji)械(xie)能(neng)(neng)(neng)(neng)，向(xiang)(xiang)電(dian)(dian)系統(tong)輸出(chu)電(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)(neng)，發電(dian)(dian)機(ji)(ji)和相(xiang)關設備(bei)的(de)(de)技(ji)術(shu)進步，使人們能(neng)(neng)(neng)(neng)夠利用(yong)(yong)(yong)熱能(neng)(neng)(neng)(neng)、水能(neng)(neng)(neng)(neng)、核能(neng)(neng)(neng)(neng)以(yi)及風(feng)能(neng)(neng)(neng)(neng)、太(tai)陽能(neng)(neng)(neng)(neng)、生(sheng)物質能(neng)(neng)(neng)(neng)等(deng)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)發電(dian)(dian)，向(xiang)(xiang)國民經濟(ji)各(ge)部門和廣大城鄉(xiang)居民提(ti)供(gong)所需電(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)(neng)；特(te)(te)種電(dian)(dian)機(ji)(ji)主要是指使用(yong)(yong)(yong)環境、生(sheng)產工藝、技(ji)術(shu)標準等(deng)比較特(te)(te)殊而(er)區別于普通電(dian)(dian)機(ji)(ji)的(de)(de)電(dian)(dian)機(ji)(ji)。

從(cong)結構(gou)(gou)上來看，不(bu)同類型電機結構(gou)(gou)雖然不(bu)同，但一般都(dou)是由(you)三大部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)組成，即固(gu)定(ding)部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)、轉(zhuan)(zhuan)動部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)和(he)(he)輔助部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)。固(gu)定(ding)部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)主(zhu)要由(you)定(ding)子(zi)機座、機架、定(ding)子(zi)鐵(tie)心、定(ding)子(zi)繞組、端(duan)蓋及底(di)板等導磁(ci)、導電和(he)(he)支撐(cheng)固(gu)定(ding)等結構(gou)(gou)部(bu)(bu)件(jian)(jian)組合；電機的轉(zhuan)(zhuan)動部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)包(bao)括轉(zhuan)(zhuan)軸、轉(zhuan)(zhuan)子(zi)鐵(tie)心、轉(zhuan)(zhuan)子(zi)支架、轉(zhuan)(zhuan)子(zi)繞組、集電環、換向器(qi)和(he)(he)風扇等部(bu)(bu)件(jian)(jian)；輔助部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)包(bao)括軸承(cheng)、電刷和(he)(he)冷(leng)卻器(qi)等。

2.電機分類

電(dian)機有多種(zhong)分(fen)類(lei)方式，按照(zhao)應(ying)用領域分(fen)為動力電(dian)機和控(kong)制(zhi)電(dian)機；按照(zhao)電(dian)源(yuan)類(lei)型分(fen)為直(zhi)流電(dian)機和交(jiao)流電(dian)機。

（1）按照應用領域分為動力電(dian)機和控制電(dian)機

動(dong)力電(dian)機(ji)輸出功率較大，注(zhu)重電(dian)機(ji)的(de)驅動(dong)、運行及制動(dong)性(xing)能，主要(yao)應用(yong)于(yu)汽車、家電(dian)、小(xiao)型機(ji)床等領域。控制電(dian)機(ji)側重電(dian)機(ji)輸出量的(de)幅頻(pin)特(te)性(xing)、相頻(pin)特(te)性(xing)及輸出特(te)性(xing)的(de)精(jing)度(du)、靈敏度(du)、穩定性(xing)、線性(xing)度(du)等指標(biao)，精(jing)度(du)高、響(xiang)應速度(du)快(kuai)，主要(yao)在自動(dong)控制系統中承擔執行、檢測和(he)解(jie)算功能。

1）動力電機

按照(zhao)運(yun)(yun)動(dong)(dong)方式(shi)(shi)進一步分(fen)為(wei)(wei)旋轉電(dian)機(ji)(ji)和直(zhi)線電(dian)機(ji)(ji)。直(zhi)線電(dian)機(ji)(ji)可(ke)看作由旋轉電(dian)機(ji)(ji)展平(ping)而(er)得，其(qi)(qi)定子(zi)叫初(chu)級(ji)、轉子(zi)叫次級(ji)，其(qi)(qi)優(you)勢在(zai)于(yu)可(ke)以直(zhi)接將電(dian)能轉換為(wei)(wei)直(zhi)線運(yun)(yun)動(dong)(dong)的機(ji)(ji)械能，而(er)無(wu)需再借助中間轉換裝置。常見的直(zhi)線電(dian)機(ji)(ji)可(ke)分(fen)為(wei)(wei)U型槽式(shi)(shi)、平(ping)板式(shi)(shi)和管(guan)式(shi)(shi)。其(qi)(qi)主(zhu)要(yao)應用于(yu)自動(dong)(dong)控制系統、短距(ju)離需要(yao)巨大直(zhi)線運(yun)(yun)動(dong)(dong)能的裝置或作為(wei)(wei)長期連續運(yun)(yun)行的驅動(dong)(dong)電(dian)機(ji)(ji)，例如(ru)用于(yu)磁懸浮列車以及無(wu)鋼絲(si)繩(sheng)電(dian)梯的驅動(dong)(dong)。

2）控制電機

按照(zhao)控制方式(shi)進一步(bu)(bu)分(fen)為步(bu)(bu)進電(dian)機、伺服(fu)電(dian)機、力(li)矩電(dian)機。

步進電(dian)機(ji)是一(yi)(yi)種(zhong)把電(dian)脈(mo)沖信號轉換成角位移的電(dian)動(dong)機(ji)，每(mei)輸入一(yi)(yi)個脈(mo)沖信號，步進電(dian)機(ji)就按照設定(ding)的方(fang)向轉動(dong)一(yi)(yi)個固定(ding)的角度。其結構(gou)簡(jian)單但效率和精度較低(di)，多用于辦公自動(dong)化(hua)、通信設備、印(yin)刷設備等(deng)領域。 

伺(si)(si)服(fu)電機(ji)(ji)相(xiang)較于步進電機(ji)(ji)增加了編(bian)碼(ma)(ma)器(qi)與反饋機(ji)(ji)制(zhi)，使得驅(qu)動器(qi)可以根據目標值與編(bian)碼(ma)(ma)器(qi)的(de)反饋信號之間的(de)差異來調整轉(zhuan)子轉(zhuan)動的(de)角度(du)(du)，從而可實現更精密的(de)控制(zhi)，主要適用于半導體(ti)、光伏、鋰電、工業自(zi)動化、機(ji)(ji)器(qi)人等對于控制(zhi)精度(du)(du)、速度(du)(du)響應(ying)、過載能力及穩定性要求高的(de)領域。空心(xin)杯(bei)電機(ji)(ji)是一種(zhong)特殊的(de)伺(si)(si)服(fu)電機(ji)(ji)，采用無鐵芯轉(zhuan)子，呈空心(xin)的(de)杯(bei)狀結構，內部環(huan)繞著繞組和(he)磁(ci)鐵。

力(li)矩電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)是以扭(niu)矩為控(kong)制方(fang)向的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)，采用開環控(kong)制。當(dang)負載(zai)(zai)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)矩增大(da)時能自動(dong)降低轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)速，同(tong)時加(jia)大(da)輸出轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)矩，當(dang)負載(zai)(zai)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)矩為一定(ding)值時改(gai)變電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)端電(dian)(dian)(dian)(dian)壓便(bian)可調速。在(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)動(dong)機(ji)(ji)低速甚至堵(du)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)（轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)子無法轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)動(dong)）時仍(reng)能持續運轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)，不會(hui)造成電(dian)(dian)(dian)(dian)動(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)損壞，并提供穩定(ding)的(de)(de)力(li)矩給負載(zai)(zai)，具有低轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)速、大(da)扭(niu)矩、過載(zai)(zai)能力(li)強、響應快、特性(xing)線(xian)性(xing)度好等(deng)優點。力(li)矩電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)分(fen)為有框力(li)矩電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)和無框力(li)矩電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)。

（2）按照電源(yuan)類型分為(wei)直流電機(ji)和交流電機(ji)

直流(liu)電機由直流(liu)電源驅動(dong)，交流(liu)電機由交流(liu)電源驅動(dong)。直流(liu)電機調(diao)速(su)(su)性能好、啟動(dong)力(li)矩大，適用(yong)于在重(zhong)負載下啟動(dong)或需要(yao)均勻調(diao)節轉速(su)(su)的(de)機械。交流(liu)電機效率高、噪音低，常用(yong)于家用(yong)電器中(zhong)。

1）直流電機

按照電(dian)(dian)(dian)刷(shua)的有無進一(yi)步分為(wei)有刷(shua)電(dian)(dian)(dian)機與無刷(shua)電(dian)(dian)(dian)機。對于(yu)直流電(dian)(dian)(dian)機，為(wei)使轉子轉動需要不斷改變(bian)電(dian)(dian)(dian)流方(fang)向。

有刷(shua)電(dian)機采用(yong)機械換(huan)向(xiang)(xiang)，內部(bu)的(de)電(dian)樞(shu)和換(huan)向(xiang)(xiang)器(qi)一起旋轉(zhuan)，而(er)外(wai)部(bu)的(de)磁(ci)極和電(dian)刷(shua)都不動(dong)。通過換(huan)向(xiang)(xiang)器(qi)與(yu)電(dian)刷(shua)的(de)交(jiao)替接觸，電(dian)機運(yun)行(xing)時電(dian)流的(de)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)就會(hui)不斷改變，從而(er)改變電(dian)機的(de)運(yun)動(dong)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)。其(qi)優勢在于啟動(dong)快速(su)、制動(dong)及時、調速(su)平(ping)穩，并(bing)且(qie)啟動(dong)電(dian)流大(da)、在低速(su)時扭矩大(da)，因而(er)能帶很重的(de)負荷(he)，常(chang)用(yong)在電(dian)鉆等日常(chang)電(dian)動(dong)工具中。但(dan)由于換(huan)向(xiang)(xiang)器(qi)與(yu)電(dian)刷(shua)之間存在摩擦，因而(er)電(dian)刷(shua)易損耗、壽命短，并(bing)且(qie)效率(lv)較低。

無刷電機(ji)(ji)采用電氣換向(xiang)(xiang)，以霍(huo)爾元(yuan)件等電子換向(xiang)(xiang)器替代了機(ji)(ji)械(xie)電刷裝(zhuang)置，其線圈(quan)不動而磁極旋轉。其原理是通過霍(huo)爾元(yuan)件感知永磁體磁極的位置，從而適時切換線圈(quan)中電流的方(fang)向(xiang)(xiang)，以產生(sheng)正確方(fang)向(xiang)(xiang)的磁力來(lai)驅(qu)動電機(ji)(ji)。無刷電機(ji)(ji)的優勢在于故障率低、使用壽命(ming)長、運(yun)行時間(jian)和電壓比(bi)較穩定。

2）交流電機

交流(liu)電(dian)(dian)機(ji)按照電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)類型分為單(dan)相(xiang)(xiang)電(dian)(dian)機(ji)與三(san)(san)相(xiang)(xiang)電(dian)(dian)機(ji)。單(dan)相(xiang)(xiang)電(dian)(dian)機(ji)采(cai)用單(dan)相(xiang)(xiang)交流(liu)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)供電(dian)(dian)，定(ding)子(zi)僅含一個(ge)繞(rao)組(zu)，需借助(zhu)啟動線圈或運行電(dian)(dian)容器(qi)等以產生旋轉磁場(chang)。特點是結構簡單(dan)、維(wei)修方便，多(duo)應用于小型家用電(dian)(dian)器(qi)等生活場(chang)景。三(san)(san)相(xiang)(xiang)電(dian)(dian)機(ji)采(cai)用三(san)(san)相(xiang)(xiang)交流(liu)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)供電(dian)(dian)，定(ding)子(zi)繞(rao)組(zu)分為三(san)(san)組(zu)，通入互差120°的(de)交流(liu)電(dian)(dian)就(jiu)可產生旋轉磁場(chang)。三(san)(san)相(xiang)(xiang)電(dian)(dian)機(ji)效率(lv)(lv)高、功率(lv)(lv)大、可靠性和精度高，多(duo)用于水泵、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。