無刷煙臺電機和(he)有(you)刷電(dian)機(ji)(ji)有(you)什(shen)么區別？同步(bu)電(dian)機(ji)(ji)和(he)異步(bu)電(dian)機(ji)(ji)有(you)什(shen)么區別？伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)(ji)是(shi)否(fou)都(dou)是(shi)交流(liu)電(dian)機(ji)(ji)？伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)(ji)是(shi)否(fou)都(dou)是(shi)同步(bu)電(dian)機(ji)(ji)？步(bu)進(jin)電(dian)機(ji)(ji)屬(shu)于直流(liu)電(dian)機(ji)(ji)還是(shi)交流(liu)電(dian)機(ji)(ji)？舵(duo)機(ji)(ji)是(shi)否(fou)屬(shu)于伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)(ji)等等……

這些問題(ti)，很(hen)多老司機(ji)也不一定(ding)能完全解釋的(de)清楚。針對這些問題(ti)，大(da)家(jia)可(ke)以參考(kao)下面(mian)這篇(pian)文章學習，會對電機(ji)的(de)分類(lei)、用法、優缺點有更加清晰的(de)理解。

讀過(guo)中學(xue)(xue)物理(li)的學(xue)(xue)霸學(xue)(xue)渣都知(zhi)道(dao)，為了(le)研(yan)究(jiu)通(tong)電(dian)導體(ti)在磁場(chang)受力(li)的那點事，我們把左(zuo)手都練成了(le)斷掌，這也正是直流電(dian)機的原理(li)。

所有電(dian)機都是(shi)由定子(zi)(zi)和轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)組成，在(zai)直流(liu)電(dian)機中(zhong)，為了讓(rang)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)起(qi)來，需要(yao)不斷改變電(dian)流(liu)方向，否則轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)只能轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)半圈，這點(dian)就像(xiang)自行車腳踏板。所以直流(liu)電(dian)機需要(yao)換向器。

廣義的直流電機包括有刷電機和無刷電機。

有刷(shua)電機(ji)(ji)又稱直流電機(ji)(ji)或碳刷(shua)電機(ji)(ji)，常說的直流電機(ji)(ji)就是(shi)指(zhi)有刷(shua)直流電機(ji)(ji)，它采用機(ji)(ji)械換(huan)向，外部(bu)磁極不動內(nei)部(bu)線圈(電樞)動，換(huan)向器和轉子線圈一(yi)起(qi)旋(xuan)轉，電刷(shua)和磁鐵(tie)都不動，于(yu)是(shi)換(huan)向器和電刷(shua)摩(mo)擦摩(mo)擦，完成電流方向的切換(huan)。

有刷電機缺點：

1、機械換向(xiang)產生的(de)火(huo)花引起換向(xiang)器和電刷摩擦(ca)、電磁干擾、噪聲大、壽命短。

2、可(ke)靠(kao)性差(cha)、故(gu)障(zhang)多，需要(yao)經(jing)常維(wei)護。

3、由(you)于(yu)換向器(qi)存在，限(xian)制(zhi)了(le)(le)(le)轉子慣(guan)量(liang)，限(xian)制(zhi)了(le)(le)(le)更高轉速(su)，影響了(le)(le)(le)動(dong)態(tai)性能。

既然它(ta)這么多缺點為什么還被普(pu)遍(bian)應(ying)用(yong)，因為它(ta)扭力高、結構(gou)簡單(dan)容(rong)易維護（即換碳刷）、便宜。

無(wu)(wu)刷電機(ji)在某些領(ling)域也稱直流變頻電機(ji)（BLDC），它采用電子換向（霍爾傳感器），線(xian)圈(電樞(shu))不動(dong)磁(ci)極動(dong)，此時永磁(ci)鐵可以在線(xian)圈外部也可以在線(xian)圈內部，于是(shi)有了外轉(zhuan)子無(wu)(wu)刷電機(ji)和(he)內轉(zhuan)子無(wu)(wu)刷電機(ji)之(zhi)分。

無刷電(dian)機(ji)構造與永磁同(tong)步電(dian)機(ji)相同(tong)。

不過，單個的(de)(de)(de)無(wu)刷電(dian)機不是(shi)一套完整(zheng)的(de)(de)(de)動(dong)力系統，無(wu)刷基本(ben)必須(xu)通過無(wu)刷控制器也就是(shi)電(dian)調的(de)(de)(de)控制才能實現連(lian)續不斷(duan)的(de)(de)(de)運轉(zhuan)。

真正決定其使用(yong)性能的還(huan)是無(wu)刷電子(zi)調速器（也就是電調）。

一般地，無刷電機的驅動(dong)電流有兩種，一種是(shi)方波，另一種是(shi)正弦波。

有時候把(ba)前一(yi)(yi)種叫(jiao)直流(liu)無刷(shua)電機，后(hou)一(yi)(yi)種叫(jiao)交流(liu)伺服(fu)電機，確切地講是交流(liu)伺服(fu)電動機的一(yi)(yi)種。（視頻傳送(song)門）

無(wu)刷電機(ji)的運轉(zhuan)(zhuan)方式不同，有可以分為(wei)內轉(zhuan)(zhuan)子無(wu)刷電機(ji)和外轉(zhuan)(zhuan)子無(wu)刷電機(ji)。

內轉子都是三相的 ，價格較貴(gui)。

外(wai)轉子(zi)通常(chang)使用的(de)是(shi)單相的(de)，價(jia)格(ge)親民，大批量生產已經接近(jin)碳刷電機，因此近(jin)年來(lai)得到廣泛(fan)應用。

外(wai)轉子(zi)三相(xiang)的(de)價(jia)格(ge)(ge)已經接近內(nei)轉子(zi)的(de)價(jia)格(ge)(ge)。 

嗯，猜(cai)都(dou)能猜(cai)到，有刷電(dian)機(ji)的缺點就(jiu)是無(wu)刷電(dian)機(ji)的有點。

它具有(you)高(gao)效率、低能(neng)耗、低噪音、超(chao)長壽命、高(gao)可靠性、可伺服控(kong)(kong)制、無級變(bian)頻(pin)調速（可達(da)很高(gao)轉速）等優點，它相對比有(you)刷直流電機體積(ji)小的多(duo)，控(kong)(kong)制比異步交(jiao)流電機簡(jian)單，啟動(dong)轉矩大過載(zai)能(neng)力強，至于缺(que)點嘛……就是比有(you)刷的貴、不好維(wei)護(hu)。

直流(liu)電機的調速(su)：所謂(wei)調速(su)，即通過調節(jie)電機轉(zhuan)速(su)獲得所需(xu)扭(niu)矩。

直(zhi)(zhi)流(liu)（有(you)刷）電機通(tong)過調(diao)(diao)節電壓(ya)(ya)、串接電阻、改變勵(li)磁都可以(yi)調(diao)(diao)速，但是實際以(yi)調(diao)(diao)節電壓(ya)(ya)最為方(fang)便也最為常(chang)用(yong)，目(mu)前主要使用(yong)PWM調(diao)(diao)速，PWM其實就(jiu)是通(tong)過高(gao)速的(de)開關來(lai)實現直(zhi)(zhi)流(liu)的(de)調(diao)(diao)壓(ya)(ya)，一個周期內，開的(de)時(shi)間長，平均電壓(ya)(ya)就(jiu)高(gao)，關的(de)時(shi)間長，平均電壓(ya)(ya)就(jiu)低，調(diao)(diao)起來(lai)很方(fang)便，只要開關速度夠快，電網的(de)諧(xie)波就(jiu)少，且電流(liu)更為連(lian)續。

但是電(dian)(dian)刷和換向(xiang)器長(chang)期(qi)磨損，同(tong)時在換向(xiang)的(de)時候有巨大的(de)電(dian)(dian)流變化，非常容易產生火花(hua)，換向(xiang)器和電(dian)(dian)刷限制(zhi)了直流電(dian)(dian)動機的(de)容量和速度，使得直流電(dian)(dian)動機的(de)調速遇到了瓶頸。

對于無(wu)刷直(zhi)流電(dian)機，調速的(de)時候表面上只(zhi)控(kong)制了輸入電(dian)壓(ya)，但電(dian)機的(de)自控(kong)變(bian)頻調速系統（無(wu)刷直(zhi)流電(dian)機本身自帶轉子(zi)(zi)位(wei)置(zhi)檢測(ce)器(qi)等(deng)轉子(zi)(zi)位(wei)置(zhi)信號(hao)獲(huo)取裝(zhuang)置(zhi)，使用此裝(zhuang)置(zhi)的(de)轉子(zi)(zi)位(wei)置(zhi)信號(hao)來控(kong)制變(bian)壓(ya)變(bian)頻調速裝(zhuang)置(zhi)的(de)換(huan)相時刻(ke)）自動根據變(bian)壓(ya)控(kong)制了頻率，用起來和直(zhi)流（有刷）電(dian)機幾乎一(yi)樣，非常方(fang)便。

由于轉子采(cai)用永磁體(ti)，不(bu)需要專門的勵磁繞組，在(zai)同等容(rong)量的情況(kuang)下，電機體(ti)積(ji)更小，重量更輕，效率(lv)更高，結構更緊湊，運行更可靠，動態性能更好，在(zai)電動汽車的驅動等方面都(dou)獲得了廣泛的應用。

交流電機(ji)(ji)分(fen)為同(tong)步電機(ji)(ji)和異步電機(ji)(ji)，同(tong)步電機(ji)(ji)多用(yong)于(yu)發電機(ji)(ji)，異步電機(ji)(ji)多用(yong)于(yu)電動機(ji)(ji)。

電機的外(wai)殼是(shi)定子(zi)，定子(zi)上(shang)有三(san)相對稱交(jiao)流繞組，由于三(san)相電順序變化，形成一個旋轉的合成磁場，磁場的旋轉速度就是(shi)同步轉速。

同步轉(zhuan)速n=60f/p，f是(shi)頻率，p是(shi)極對數，比如對于接(jie)入電網50Hz的2極電動機（即極對數為1對），那么轉(zhuan)速n=60*50/1=3000r/min。

同理，4極，6極，8極電機同步(bu)轉速為(wei)1500，1000,750  。

異步電(dian)機機構簡單(dan)，轉子為(wei)閉合線圈，比(bi)如鼠(shu)籠式。

轉(zhuan)子(zi)(zi)線圈將(jiang)切割(ge)旋(xuan)轉(zhuan)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)，產生感應電動(dong)勢，進(jin)而產生感應電流，最后(hou)產生旋(xuan)轉(zhuan)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)，這樣轉(zhuan)子(zi)(zi)就變(bian)成了(le)一個電磁(ci)鐵，將(jiang)跟隨定(ding)子(zi)(zi)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)旋(xuan)轉(zhuan)，所以轉(zhuan)子(zi)(zi)的(de)轉(zhuan)速必然＜定(ding)子(zi)(zi)的(de)旋(xuan)轉(zhuan)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)，這樣才能(neng)切割(ge)磁(ci)感線。

即(ji)轉子的(de)異步轉速＜同步轉速，轉子與定(ding)子磁場存在轉速差，所(suo)以稱之為異步電機。

不同(tong)廠家(jia)生產的異步電機(ji)額定(ding)轉速略有差異，2極(ji)電機(ji)約2800+r/min，4極(ji)，6極(ji)，8極(ji)異步約為(wei)1400+,950+,700+。

異步電機空載時(shi)(shi)轉(zhuan)速高，有負(fu)載時(shi)(shi)轉(zhuan)速下降。

異(yi)步電動機結(jie)構簡單，維護方便(bian)，運(yun)行可(ke)靠價格便(bian)宜，得到(dao)廣泛應用。

同步電機：

如果讓轉子(zi)速度=定子(zi)磁(ci)場旋(xuan)轉速度，就(jiu)成(cheng)為了同步(bu)電機，此(ci)時(shi)就(jiu)需要把定子(zi)變成(cheng)一個電磁(ci)鐵(tie)或永磁(ci)鐵(tie)，即(ji)給定子(zi)通(tong)電，此(ci)時(shi)不需要再(zai)切(qie)割(ge)磁(ci)感線(xian)就(jiu)能旋(xuan)轉，旋(xuan)轉速度與磁(ci)場旋(xuan)轉速度相同，即(ji)形成(cheng)同步(bu)電機。      

同(tong)步電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)轉子(zi)結(jie)構(gou)比(bi)異(yi)(yi)步電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)復雜，價格高，在生(sheng)產生(sheng)活中(zhong)應用不如(ru)異(yi)(yi)步電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)廣(guang)泛(fan)，主要用作發電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)上，現在火電(dian)(dian)(dian)站(zhan)，水電(dian)(dian)(dian)站(zhan)、汽輪機(ji)(ji)(ji)(ji)、水輪機(ji)(ji)(ji)(ji)基本都(dou)是同(tong)步電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)(ji)。

異(yi)步電(dian)機的調(diao)速：理論上異(yi)步電(dian)動機控制交流電(dian)頻(pin)率、電(dian)壓(ya)、或者轉子(zi)的電(dian)阻、電(dian)機的磁極(ji)分布都可以(yi)調(diao)速，但是實際上實現(xian)無極(ji)調(diao)速用調(diao)節頻(pin)率和電(dian)壓(ya)的方(fang)法實現(xian)。

由于調壓調速(su)范(fan)圍(wei)不(bu)大，一般只能用(yong)在調速(su)要求(qiu)不(bu)高的場(chang)合，應用(yong)并不(bu)廣泛。      

 變頻調(diao)速(su)：說(shuo)(shuo)到(dao)變頻，大家可能(neng)都(dou)聽(ting)說(shuo)(shuo)過。

變(bian)頻調(diao)速的(de)全稱是變(bian)壓(ya)變(bian)頻調(diao)速（VVVF），也(ye)就是在改變(bian)頻率的(de)時候改變(bian)電壓(ya)，這(zhe)樣異步(bu)電動機的(de)調(diao)速范圍就足夠大了。

變(bian)頻(pin)器可以分為(wei)兩個大類：交(jiao)交(jiao)變(bian)頻(pin)和(he)交(jiao)直交(jiao)變(bian)頻(pin)。

交-交變頻(pin)：將交流(liu)電(dian)直接通(tong)過電(dian)力(li)電(dian)子器件變換為另一(yi)個頻(pin)率的交流(liu)電(dian)，更高輸出頻(pin)率不能超過輸入頻(pin)率的一(yi)半，所以一(yi)般(ban)只(zhi)用在低轉速、大容量的系統中(zhong)，可以省去龐大的齒輪減(jian)速箱。

交-直(zhi)-交變(bian)頻(pin)器(qi)將交流電先整流變(bian)成直(zhi)流，再通(tong)過逆變(bian)器(qi)變(bian)成可(ke)控頻(pin)率和(he)電壓的交流，配合(he)PWM技術，這種變(bian)頻(pin)器(qi)可(ke)以實現大范圍的變(bian)壓變(bian)頻(pin)。

對于電動汽車來講(jiang)，異步電動機皮實耐(nai)用(yong)，過載能力強(qiang)，控制(zhi)算(suan)法又如此成(cheng)熟，完全(quan)可以(yi)拿來用(yong)。

同(tong)步(bu)電(dian)機的調速：同(tong)步(bu)機沒有(you)轉(zhuan)差率(lv)，在(zai)結(jie)構確定的情況下，控(kong)制電(dian)壓不能改變轉(zhuan)速，所以在(zai)變頻器出現之前(qian)，同(tong)步(bu)電(dian)動機是(shi)完全不能調速的。

變頻器的出現讓交流同步電(dian)動(dong)機也(ye)有了巨大的調(diao)速范圍(wei)，因其(qi)轉(zhuan)子也(ye)有獨立勵(li)(li)磁（永磁體或者電(dian)勵(li)(li)磁），其(qi)調(diao)速范圍(wei)要(yao)比異步電(dian)動(dong)機更寬，同步電(dian)動(dong)機煥發(fa)了新(xin)的生機。       

同(tong)步電動機變(bian)壓變(bian)頻調速(su)系統可以分為他控變(bian)頻調速(su)和自控變(bian)頻調速(su)。

對于(yu)(yu)他(ta)控變頻調速(su)，和異步電(dian)動機的變頻調速(su)類(lei)似，也可以根(gen)據(ju)其數學模型采用(yong)SVPWM等控制方式來實現控制，其性能還要優于(yu)(yu)普通交流異步電(dian)動機。

自(zi)控變(bian)頻同步(bu)電(dian)動機(ji)在(zai)發(fa)展(zhan)過程中曾經有多(duo)種名字，比如無換(huan)向器電(dian)機(ji)；當采用(yong)(yong)永(yong)磁體且輸(shu)入三(san)相正弦(xian)波(bo)(bo)時(shi)，可以稱(cheng)為(wei)正弦(xian)波(bo)(bo)永(yong)磁同步(bu)電(dian)動機(ji)；而(er)如果輸(shu)入方(fang)波(bo)(bo)，那么(me)就可以稱(cheng)為(wei)梯形波(bo)(bo)永(yong)磁同步(bu)電(dian)動機(ji)，沒錯，這就是類似于之前說的(de)(de)的(de)(de)無刷(shua)直(zhi)流機(ji)（BLDM），大家是不是感覺(jue)饒了(le)個(ge)大圈有轉回(hui)去(qu)了(le)，但是你現在(zai)對于變(bian)頻變(bian)速(su)的(de)(de)理(li)解一定更深一步(bu)了(le)，所以無刷(shua)直(zhi)流電(dian)機(ji)時(shi)采用(yong)(yong)直(zhi)流輸(shu)入，但是使用(yong)(yong)了(le)同步(bu)電(dian)機(ji)的(de)(de)變(bian)頻技術(shu)（結構與永(yong)磁同步(bu)電(dian)機(ji)相同），在(zai)Model3上就采用(yong)(yong)了(le)直(zhi)流無刷(shua)電(dian)機(ji)。

單(dan)(dan)相交流異步電機——單(dan)(dan)相交流串勵電機（有(you)刷）

單相交(jiao)(jiao)流(liu)串勵電(dian)動機，俗稱串勵電(dian)機或通(tong)用電(dian)機(UniversalMotor國外叫法，因交(jiao)(jiao)直流(liu)通(tong)用而得(de)名(ming))，電(dian)樞(shu)繞組和勵磁繞組串聯在一起工(gong)作。

單(dan)相(xiang)串勵(li)電(dian)(dian)動機(ji)(ji)又叫做交直流(liu)(liu)兩用串勵(li)電(dian)(dian)動機(ji)(ji)，它既可以使(shi)用交流(liu)(liu)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)工作，也(ye)可以使(shi)用直流(liu)(liu)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)工作。

單相串(chuan)勵電動機的(de)優點是(shi)由于它(ta)轉速高(gao)、起動力矩(ju)大、體積小、重量輕、不(bu)容易堵轉、適(shi)用電壓(ya)范圍很廣，可以用調(diao)(diao)壓(ya)的(de)方法來調(diao)(diao)速，簡(jian)單且(qie)易于實現。

因而在(zai)電動(dong)工(gong)具中得到(dao)廣泛(fan)的應用，如角(jiao)磨機、手電鉆等。

單相串勵電(dian)機的(de)結構同直流(liu)串勵電(dian)機十分相似，主要的(de)區別在于單相串勵電(dian)機的(de)定子鐵心必(bi)須由硅(gui)鋼片疊(die)壓(ya)而成，而直流(liu)的(de)磁極既(ji)可(ke)以(yi)(yi)由疊(die)壓(ya)而成，又可(ke)以(yi)(yi)做成整體結構。

單相(xiang)串勵電(dian)(dian)機的(de)調(diao)速，大多數采用調(diao)節電(dian)(dian)壓的(de)方法，就是改變電(dian)(dian)動勢。

單相(xiang)串勵電(dian)(dian)機的(de)電(dian)(dian)壓調速方法采用的(de)可控移相(xiang)調壓，利(li)用可控硅的(de)觸(chu)發電(dian)(dian)壓滯(zhi)后(hou)于輸入電(dian)(dian)壓實(shi)現對輸入電(dian)(dian)壓的(de)移相(xiang)觸(chu)發。

在實(shi)現方法上有硬件(jian)和軟件(jian)方式。

采(cai)用(yong)調節(jie)電壓方法(fa)，采(cai)用(yong)可(ke)控(kong)硅調速技術，具有(you)(you)線路簡單，元件(jian)體積小等特點，是一種可(ke)控(kong)硅簡單有(you)(you)效的方法(fa)。

(a)交(jiao)流電流變化曲線;

(b)電流為正半波(bo)時(shi)，轉(zhuan)子(zi)的旋(xuan)轉(zhuan)方向(xiang)  

(c)電流為負半波(bo)時(shi)，轉子的旋轉方(fang)向

單相交流異步電(dian)機——單相交流鼠籠式電(dian)機（無刷）

單相電流通過電樞繞組時產生的是(shi)脈(mo)振磁場而不是(shi)旋(xuan)轉磁場，所以單相異步電動機不能(neng)自起動。

為(wei)了(le)解決起動問題，單相(xiang)交流供電的異步電動機實際上往往做成兩相(xiang)的。

主繞(rao)(rao)組由單相電源直接供電；副繞(rao)(rao)組在空間(jian)上與(yu)主繞(rao)(rao)組差90°(電角(jiao)度，等于機(ji)械角(jiao)度被電動機(ji)磁極(ji)對數除)。

副繞組(zu)串聯(lian)電容或電阻后再(zai)接到單相交流電源，使(shi)其中(zhong)通過的(de)(de)電流和主(zhu)繞組(zu)中(zhong)的(de)(de)電流有一定的(de)(de)相位(wei)差(cha)。

使(shi)合成磁場成橢圓(yuan)形旋(xuan)轉磁場，甚(shen)至可能接近于圓(yuan)形旋(xuan)轉磁場。

電動機(ji)因此獲得起動轉矩。

利(li)用電阻分相(xiang)方(fang)法的(de)(de)電動機(ji)價格(ge)低廉，例如副繞組用較(jiao)(jiao)細的(de)(de)導線繞制即可，但分相(xiang)效果較(jiao)(jiao)差，且電阻上要消耗能量。

這種電動(dong)機在起動(dong)并達到一定轉速后，通常(chang)由裝在電動(dong)機軸上的離心式開關將副繞組自動(dong)切除，以減(jian)少電阻上的損耗、提高運行(xing)效率(lv)。

一般(ban)用于起動轉矩(ju)要求(qiu)不高(gao)的(de)場合，如小型車(che)床、小型電冰箱等，缺點是不能調速速。

利用電容(rong)分相(xiang)，效果較(jiao)好(hao)(hao)，有(you)可能在電動(dong)機某一(yi)工作點時，使電機合成磁場接近于(yu)圓形旋轉(zhuan)磁場，從(cong)而獲得較(jiao)好(hao)(hao)的工作特性。