無刷徐匯電機和(he)有(you)刷(shua)電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)有(you)什(shen)(shen)么(me)區別？同(tong)步電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)和(he)異步電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)有(you)什(shen)(shen)么(me)區別？伺服(fu)(fu)電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)是(shi)(shi)否都是(shi)(shi)交流(liu)電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)？伺服(fu)(fu)電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)是(shi)(shi)否都是(shi)(shi)同(tong)步電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)？步進電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)屬(shu)于直(zhi)流(liu)電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)還是(shi)(shi)交流(liu)電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)？舵機(ji)(ji)(ji)是(shi)(shi)否屬(shu)于伺服(fu)(fu)電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)等(deng)(deng)等(deng)(deng)……

這(zhe)些問(wen)題(ti)，很多老司機(ji)(ji)也不一定能(neng)完全解釋的清楚。針對(dui)這(zhe)些問(wen)題(ti)，大家可(ke)以參(can)考下(xia)面這(zhe)篇文章學習，會對(dui)電機(ji)(ji)的分(fen)類、用(yong)法、優缺點有更加清晰的理(li)解。

讀(du)過(guo)中學(xue)(xue)物理的(de)學(xue)(xue)霸學(xue)(xue)渣都知道(dao)，為了研究通(tong)電(dian)導體在磁場(chang)受力(li)的(de)那(nei)點事，我們把左手(shou)都練成了斷掌(zhang)，這(zhe)也正(zheng)是直流電(dian)機的(de)原理。

所(suo)有電機(ji)都是由定(ding)子(zi)(zi)和轉(zhuan)子(zi)(zi)組(zu)成，在直(zhi)流電機(ji)中，為了讓轉(zhuan)子(zi)(zi)轉(zhuan)起來(lai)，需(xu)要不斷改(gai)變電流方向，否則轉(zhuan)子(zi)(zi)只能轉(zhuan)半圈，這(zhe)點(dian)就像自行車腳踏板。所(suo)以直(zhi)流電機(ji)需(xu)要換向器。

廣義的直流電機包括有刷(shua)電機和無刷(shua)電機。

有(you)刷(shua)電(dian)機(ji)(ji)又稱直(zhi)流(liu)(liu)電(dian)機(ji)(ji)或(huo)碳刷(shua)電(dian)機(ji)(ji)，常說的直(zhi)流(liu)(liu)電(dian)機(ji)(ji)就是指有(you)刷(shua)直(zhi)流(liu)(liu)電(dian)機(ji)(ji)，它(ta)采用(yong)機(ji)(ji)械(xie)換(huan)向(xiang)，外部磁極不動內部線(xian)圈(quan)(quan)(電(dian)樞)動，換(huan)向(xiang)器(qi)和(he)(he)轉子線(xian)圈(quan)(quan)一(yi)起旋轉，電(dian)刷(shua)和(he)(he)磁鐵都不動，于是換(huan)向(xiang)器(qi)和(he)(he)電(dian)刷(shua)摩擦摩擦，完成電(dian)流(liu)(liu)方向(xiang)的切換(huan)。

有刷電機缺點：

1、機械換(huan)向產生的(de)火花引起換(huan)向器和(he)電刷摩擦(ca)、電磁干(gan)擾(rao)、噪聲大、壽命短(duan)。

2、可靠(kao)性差、故(gu)障多(duo)，需要經常(chang)維護。

3、由于(yu)換(huan)向器存在，限制了轉子慣量，限制了更高轉速，影響了動(dong)態性(xing)能。

既然它這么(me)多缺點為什么(me)還(huan)被普遍應用，因為它扭(niu)力高、結(jie)構簡(jian)單容易維護（即換碳(tan)刷）、便(bian)宜。

無刷(shua)電(dian)(dian)機在某些(xie)領域也(ye)稱直流變頻電(dian)(dian)機（BLDC），它采用電(dian)(dian)子換向（霍爾傳(chuan)感器），線(xian)圈(quan)(電(dian)(dian)樞)不動磁極動，此時(shi)永磁鐵可以(yi)在線(xian)圈(quan)外部也(ye)可以(yi)在線(xian)圈(quan)內部，于是有了外轉(zhuan)子無刷(shua)電(dian)(dian)機和內轉(zhuan)子無刷(shua)電(dian)(dian)機之分。

無(wu)刷電機構造與永(yong)磁(ci)同(tong)步電機相同(tong)。

不(bu)過，單個的(de)無刷(shua)電機不(bu)是一套完整的(de)動(dong)力系統，無刷(shua)基本必須通(tong)過無刷(shua)控制器也就(jiu)是電調的(de)控制才能(neng)實現連續不(bu)斷的(de)運轉。

真正決(jue)定其(qi)使用(yong)性能(neng)的還是(shi)無刷(shua)電子調速器（也就是(shi)電調）。

一般地(di)，無刷電機的驅(qu)動電流(liu)有兩種(zhong)(zhong)(zhong)，一種(zhong)(zhong)(zhong)是方波，另一種(zhong)(zhong)(zhong)是正(zheng)弦波。

有時候把前一(yi)種叫(jiao)直流無(wu)刷(shua)電機，后一(yi)種叫(jiao)交流伺服電機，確切(qie)地(di)講是交流伺服電動機的(de)一(yi)種。（視頻傳送門）

無(wu)刷(shua)電(dian)(dian)機的運轉(zhuan)方式不同，有可以(yi)分為內轉(zhuan)子(zi)無(wu)刷(shua)電(dian)(dian)機和(he)外轉(zhuan)子(zi)無(wu)刷(shua)電(dian)(dian)機。

內轉子都是三相的 ，價格較貴。

外轉子通常(chang)使用(yong)的是單(dan)相的，價格親(qin)民(min)，大批(pi)量生產(chan)已經接近(jin)碳刷(shua)電機，因此(ci)近(jin)年(nian)來得到廣泛應用(yong)。

外(wai)轉(zhuan)子三相的(de)價格已經接近內(nei)轉(zhuan)子的(de)價格。 

嗯，猜都能猜到(dao)，有(you)刷電機(ji)(ji)的(de)缺點就是無刷電機(ji)(ji)的(de)有(you)點。

它具(ju)有(you)(you)高效(xiao)率、低(di)能耗、低(di)噪音、超長(chang)壽命、高可(ke)(ke)靠性、可(ke)(ke)伺(si)服(fu)控制(zhi)、無級變頻調速（可(ke)(ke)達很高轉速）等優點，它相(xiang)對比有(you)(you)刷直流電(dian)機(ji)體積小的多(duo)，控制(zhi)比異步交(jiao)流電(dian)機(ji)簡(jian)單，啟動轉矩大過載能力強，至(zhi)于缺點嘛……就是比有(you)(you)刷的貴、不好維護。

直流電(dian)機的(de)調速：所(suo)謂(wei)調速，即通過調節電(dian)機轉(zhuan)速獲得所(suo)需扭矩。

直(zhi)(zhi)流(liu)（有(you)刷）電(dian)機通過(guo)(guo)調(diao)(diao)節電(dian)壓(ya)(ya)、串接(jie)電(dian)阻、改變勵磁都可(ke)以(yi)調(diao)(diao)速(su)(su)，但(dan)是實際以(yi)調(diao)(diao)節電(dian)壓(ya)(ya)最(zui)為方便(bian)也最(zui)為常用，目前(qian)主要(yao)使用PWM調(diao)(diao)速(su)(su)，PWM其實就(jiu)是通過(guo)(guo)高速(su)(su)的開(kai)關來(lai)實現直(zhi)(zhi)流(liu)的調(diao)(diao)壓(ya)(ya)，一個周期內，開(kai)的時(shi)間(jian)長，平(ping)均(jun)電(dian)壓(ya)(ya)就(jiu)高，關的時(shi)間(jian)長，平(ping)均(jun)電(dian)壓(ya)(ya)就(jiu)低，調(diao)(diao)起(qi)來(lai)很方便(bian)，只要(yao)開(kai)關速(su)(su)度(du)夠快，電(dian)網的諧波就(jiu)少(shao)，且電(dian)流(liu)更為連(lian)續。

但是電(dian)刷和(he)(he)換向器長期磨損(sun)，同時在換向的時候有巨大(da)的電(dian)流(liu)(liu)變化，非(fei)常容易產(chan)生火花，換向器和(he)(he)電(dian)刷限(xian)制了(le)直(zhi)流(liu)(liu)電(dian)動(dong)機的容量和(he)(he)速度，使得直(zhi)流(liu)(liu)電(dian)動(dong)機的調速遇到了(le)瓶頸。

對(dui)于無刷直流(liu)(liu)電(dian)(dian)機，調(diao)速(su)(su)的時候表面上(shang)只(zhi)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)了(le)輸入(ru)電(dian)(dian)壓，但電(dian)(dian)機的自控(kong)(kong)變頻調(diao)速(su)(su)系統（無刷直流(liu)(liu)電(dian)(dian)機本(ben)身自帶轉(zhuan)(zhuan)子位(wei)置檢測器等轉(zhuan)(zhuan)子位(wei)置信號獲取裝置，使(shi)用(yong)此裝置的轉(zhuan)(zhuan)子位(wei)置信號來控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)變壓變頻調(diao)速(su)(su)裝置的換相時刻）自動(dong)根(gen)據變壓控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)了(le)頻率，用(yong)起來和直流(liu)(liu)（有刷）電(dian)(dian)機幾(ji)乎一樣，非常方便。

由于轉子采用永磁體，不需要專門的(de)(de)勵磁繞組，在(zai)(zai)同等容量(liang)的(de)(de)情況下，電(dian)機體積更小，重(zhong)量(liang)更輕，效率更高(gao)，結構(gou)更緊湊，運行更可靠(kao)，動(dong)(dong)(dong)態(tai)性能更好，在(zai)(zai)電(dian)動(dong)(dong)(dong)汽車的(de)(de)驅動(dong)(dong)(dong)等方面都獲得了廣泛的(de)(de)應(ying)用。

交流電(dian)(dian)機(ji)(ji)分為同步(bu)(bu)電(dian)(dian)機(ji)(ji)和異步(bu)(bu)電(dian)(dian)機(ji)(ji)，同步(bu)(bu)電(dian)(dian)機(ji)(ji)多用于發電(dian)(dian)機(ji)(ji)，異步(bu)(bu)電(dian)(dian)機(ji)(ji)多用于電(dian)(dian)動機(ji)(ji)。

電機的(de)外殼是定(ding)子(zi)，定(ding)子(zi)上有(you)三相(xiang)對稱交(jiao)流繞組，由于三相(xiang)電順序變(bian)化，形成一個旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)的(de)合成磁場，磁場的(de)旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)速度(du)就是同步轉(zhuan)(zhuan)速。

同步轉速n=60f/p，f是(shi)頻率(lv)，p是(shi)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1對(dui)），那么轉速n=60*50/1=3000r/min。

同(tong)理，4極，6極，8極電機(ji)同(tong)步(bu)轉速為1500，1000,750  。

異步電機機構(gou)簡(jian)單，轉子為閉合線圈，比如鼠(shu)籠式。

轉子線(xian)圈將(jiang)切割旋轉磁場(chang)(chang)，產生感(gan)應電動勢，進而產生感(gan)應電流，最后產生旋轉磁場(chang)(chang)，這(zhe)樣轉子就(jiu)變成了一個電磁鐵，將(jiang)跟(gen)隨定(ding)子磁場(chang)(chang)旋轉，所(suo)以轉子的轉速必然＜定(ding)子的旋轉磁場(chang)(chang)，這(zhe)樣才能切割磁感(gan)線(xian)。

即(ji)轉(zhuan)(zhuan)子的異(yi)步(bu)轉(zhuan)(zhuan)速(su)＜同步(bu)轉(zhuan)(zhuan)速(su)，轉(zhuan)(zhuan)子與定子磁場存在(zai)轉(zhuan)(zhuan)速(su)差，所以(yi)稱之為異(yi)步(bu)電機。

不同廠家生產的異步電機額定轉速略有差異，2極電機約(yue)2800+r/min，4極，6極，8極異步約(yue)為1400+,950+,700+。

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

異步電動機結構簡(jian)單，維護方便，運行(xing)可靠價格便宜，得到廣泛應用。

同步電機：

如果讓轉子(zi)速度(du)=定(ding)子(zi)磁場旋(xuan)(xuan)轉速度(du)，就成(cheng)(cheng)為了同(tong)步電(dian)(dian)機，此(ci)時就需(xu)要(yao)把(ba)定(ding)子(zi)變(bian)成(cheng)(cheng)一個電(dian)(dian)磁鐵或永磁鐵，即(ji)給(gei)定(ding)子(zi)通電(dian)(dian)，此(ci)時不需(xu)要(yao)再切割磁感線就能旋(xuan)(xuan)轉，旋(xuan)(xuan)轉速度(du)與磁場旋(xuan)(xuan)轉速度(du)相同(tong)，即(ji)形成(cheng)(cheng)同(tong)步電(dian)(dian)機。      

同步(bu)電(dian)(dian)機(ji)(ji)轉子結構比異(yi)步(bu)電(dian)(dian)機(ji)(ji)復(fu)雜，價格高，在(zai)生產生活中應(ying)用(yong)不(bu)如異(yi)步(bu)電(dian)(dian)機(ji)(ji)廣泛，主(zhu)要用(yong)作發(fa)電(dian)(dian)機(ji)(ji)上，現在(zai)火電(dian)(dian)站，水電(dian)(dian)站、汽輪機(ji)(ji)、水輪機(ji)(ji)基本都是同步(bu)電(dian)(dian)機(ji)(ji)。

異步(bu)電(dian)機的(de)調(diao)速(su)：理論上(shang)異步(bu)電(dian)動機控制交流(liu)電(dian)頻率、電(dian)壓、或者轉子的(de)電(dian)阻、電(dian)機的(de)磁極(ji)(ji)分布都可(ke)以(yi)調(diao)速(su)，但(dan)是實際上(shang)實現(xian)無極(ji)(ji)調(diao)速(su)用調(diao)節(jie)頻率和電(dian)壓的(de)方法實現(xian)。

由(you)于調壓調速范圍不大，一般(ban)只(zhi)能用(yong)在調速要求不高(gao)的場合(he)，應用(yong)并不廣泛。      

 變頻調速：說到變頻，大(da)家可能都聽說過。

變頻(pin)調(diao)速(su)的(de)(de)全稱(cheng)是變壓變頻(pin)調(diao)速(su)（VVVF），也(ye)就(jiu)是在改變頻(pin)率的(de)(de)時(shi)候改變電壓，這(zhe)樣異步(bu)電動(dong)機的(de)(de)調(diao)速(su)范圍就(jiu)足夠大(da)了。

變頻器可以分為(wei)兩個大(da)類(lei)：交交變頻和交直交變頻。

交-交變頻：將交流電直接通過(guo)電力電子器件(jian)變換為(wei)另(ling)一個(ge)頻率的(de)交流電，更高(gao)輸出頻率不能超過(guo)輸入(ru)頻率的(de)一半，所以(yi)一般只(zhi)用在低轉速(su)、大容量的(de)系統中，可以(yi)省去龐(pang)大的(de)齒輪(lun)減速(su)箱。

交-直(zhi)-交變(bian)頻(pin)器將交流電先整(zheng)流變(bian)成直(zhi)流，再通過逆變(bian)器變(bian)成可(ke)控頻(pin)率和電壓(ya)的交流，配合PWM技術，這種變(bian)頻(pin)器可(ke)以實現大范圍(wei)的變(bian)壓(ya)變(bian)頻(pin)。

對于電動(dong)汽車來(lai)(lai)講，異步電動(dong)機皮實耐用，過(guo)載(zai)能力強，控制算法又(you)如此成熟，完(wan)全可(ke)以拿來(lai)(lai)用。

同步(bu)電機的調(diao)速：同步(bu)機沒有轉差(cha)率(lv)，在結構確定的情況下，控制電壓不能改(gai)變轉速，所以在變頻器出現之前，同步(bu)電動機是完全不能調(diao)速的。

變頻器的出現(xian)讓交流同步電動機也有(you)了(le)巨大的調速范圍，因其(qi)轉子也有(you)獨(du)立(li)勵磁（永磁體或(huo)者電勵磁），其(qi)調速范圍要比異步電動機更寬(kuan)，同步電動機煥(huan)發了(le)新的生(sheng)機。       

同步電動機(ji)變(bian)壓變(bian)頻(pin)調(diao)速(su)系統可以分為他控變(bian)頻(pin)調(diao)速(su)和自控變(bian)頻(pin)調(diao)速(su)。

對(dui)于他控變(bian)頻調速，和異(yi)步電(dian)動(dong)(dong)機的變(bian)頻調速類(lei)似，也可以根據其數學(xue)模型采(cai)用SVPWM等控制方式來(lai)實現控制，其性能還要優于普通交流(liu)異(yi)步電(dian)動(dong)(dong)機。

自控變頻(pin)(pin)同(tong)步(bu)電(dian)動(dong)機(ji)(ji)在發展過程中曾經有多種名字，比(bi)如(ru)無換向器電(dian)機(ji)(ji)；當采用永磁(ci)體(ti)且輸入三相(xiang)正(zheng)弦(xian)波(bo)(bo)時(shi)，可以(yi)稱為正(zheng)弦(xian)波(bo)(bo)永磁(ci)同(tong)步(bu)電(dian)動(dong)機(ji)(ji)；而(er)如(ru)果(guo)輸入方波(bo)(bo)，那么(me)就可以(yi)稱為梯形波(bo)(bo)永磁(ci)同(tong)步(bu)電(dian)動(dong)機(ji)(ji)，沒錯，這(zhe)就是類似(si)于之前說的(de)的(de)無刷(shua)直(zhi)流(liu)機(ji)(ji)（BLDM），大家是不是感覺饒了(le)(le)個(ge)大圈(quan)有轉回去(qu)了(le)(le)，但(dan)是你現(xian)在對于變頻(pin)(pin)變速(su)的(de)理解一定更(geng)深(shen)一步(bu)了(le)(le)，所以(yi)無刷(shua)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)(ji)時(shi)采用直(zhi)流(liu)輸入，但(dan)是使用了(le)(le)同(tong)步(bu)電(dian)機(ji)(ji)的(de)變頻(pin)(pin)技(ji)術（結構與永磁(ci)同(tong)步(bu)電(dian)機(ji)(ji)相(xiang)同(tong)），在Model3上就采用了(le)(le)直(zhi)流(liu)無刷(shua)電(dian)機(ji)(ji)。

單(dan)相(xiang)交(jiao)流異步(bu)電(dian)機——單(dan)相(xiang)交(jiao)流串勵電(dian)機（有刷(shua)）

單相交(jiao)(jiao)流串勵電(dian)(dian)(dian)(dian)動(dong)機，俗稱串勵電(dian)(dian)(dian)(dian)機或通用電(dian)(dian)(dian)(dian)機(UniversalMotor國外叫(jiao)法，因交(jiao)(jiao)直(zhi)流通用而得名)，電(dian)(dian)(dian)(dian)樞繞組(zu)和勵磁繞組(zu)串聯在一(yi)起工作。

單相串勵電(dian)(dian)(dian)動機又叫做交(jiao)直(zhi)流(liu)(liu)兩用串勵電(dian)(dian)(dian)動機，它既可(ke)以使用交(jiao)流(liu)(liu)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)工作，也可(ke)以使用直(zhi)流(liu)(liu)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)工作。

單(dan)相串勵電動機的優點是由于它轉(zhuan)速(su)高(gao)、起動力矩大、體積(ji)小(xiao)、重量輕、不容易堵轉(zhuan)、適(shi)用(yong)電壓(ya)范(fan)圍很廣，可以用(yong)調壓(ya)的方法來調速(su)，簡(jian)單(dan)且易于實(shi)現。

因(yin)而在電動工具中(zhong)得到廣泛的應用，如角磨機、手(shou)電鉆等。

單相(xiang)串勵(li)電(dian)機(ji)(ji)的結(jie)構(gou)同(tong)直流串勵(li)電(dian)機(ji)(ji)十分相(xiang)似，主要的區別在(zai)于單相(xiang)串勵(li)電(dian)機(ji)(ji)的定(ding)子鐵心必須由硅鋼片疊(die)壓而(er)成，而(er)直流的磁極既(ji)可以由疊(die)壓而(er)成，又可以做成整體結(jie)構(gou)。

單(dan)相串勵電機的調速，大多數采(cai)用調節(jie)電壓的方法，就是改變電動勢。

單相串(chuan)勵(li)電(dian)機的電(dian)壓調(diao)速方法采(cai)用(yong)的可控(kong)移相調(diao)壓，利用(yong)可控(kong)硅的觸發(fa)電(dian)壓滯后(hou)于輸入(ru)電(dian)壓實現(xian)對輸入(ru)電(dian)壓的移相觸發(fa)。

在(zai)實現方法上有硬件和(he)軟件方式。

采用(yong)調(diao)節電壓方法，采用(yong)可控硅(gui)調(diao)速技術，具有線路簡單，元件體積小等(deng)特(te)點，是一種可控硅(gui)簡單有效的(de)方法。

(a)交(jiao)流(liu)電流(liu)變(bian)化曲線;

(b)電流為(wei)正半波時，轉(zhuan)子的旋轉(zhuan)方向  

(c)電流為負半(ban)波時，轉子(zi)的旋轉方(fang)向

單相交流(liu)異步電機——單相交流(liu)鼠籠式電機（無刷）

單相電(dian)(dian)流通過電(dian)(dian)樞繞組時產生的(de)是(shi)脈振(zhen)磁(ci)場(chang)而不(bu)(bu)是(shi)旋轉磁(ci)場(chang)，所以(yi)單相異步電(dian)(dian)動(dong)機(ji)不(bu)(bu)能(neng)自起動(dong)。

為了解決起動問題，單相(xiang)交流(liu)供電的(de)異步電動機實際(ji)上往往做成(cheng)兩相(xiang)的(de)。

主(zhu)繞組(zu)(zu)由單相電源直接供電；副(fu)繞組(zu)(zu)在空間上與主(zhu)繞組(zu)(zu)差90°(電角度，等于機械角度被電動機磁極(ji)對數除)。

副繞組串聯電(dian)容或電(dian)阻后再接到單相(xiang)(xiang)交流電(dian)源，使其(qi)中通過的(de)電(dian)流和主繞組中的(de)電(dian)流有一(yi)定的(de)相(xiang)(xiang)位差。

使合成(cheng)磁場(chang)成(cheng)橢圓形(xing)旋轉磁場(chang)，甚至(zhi)可能接近于圓形(xing)旋轉磁場(chang)。

電(dian)動(dong)機因此獲得起動(dong)轉矩。

利用電(dian)阻分相(xiang)方法的(de)電(dian)動機(ji)價格低廉，例如副繞(rao)(rao)組用較(jiao)細的(de)導線繞(rao)(rao)制即(ji)可，但分相(xiang)效果較(jiao)差(cha)，且電(dian)阻上(shang)要(yao)消耗(hao)能量。

這種電動機(ji)在起(qi)動并達到(dao)一定轉速后，通常由裝(zhuang)在電動機(ji)軸(zhou)上的離(li)心式(shi)開關將副(fu)繞組(zu)自動切除，以減少電阻上的損耗(hao)、提高運行(xing)效率。

一般用(yong)于(yu)起動轉矩(ju)要求(qiu)不高(gao)的場(chang)合(he)，如小(xiao)型車(che)床、小(xiao)型電(dian)冰箱等，缺點是(shi)不能調速(su)速(su)。

利用(yong)電(dian)容分相，效果較(jiao)好，有可能(neng)在(zai)電(dian)動機(ji)某一工(gong)作點時，使電(dian)機(ji)合成(cheng)磁(ci)場接近于圓形旋轉(zhuan)磁(ci)場，從而獲得較(jiao)好的工(gong)作特(te)性。