常用電動機類型及特點課件

1、電動機類型及特點一、 同步電機與異步電機區(qū)別：（均屬交流電機）結構：同步電機和異步電機的定子繞組是相同的，主要區(qū)別在于轉子的結構。同步電機的轉子上有直流勵磁繞組，所以需要外加勵磁電源，通過滑環(huán)引入電流；而異步電機的轉子是短路的繞組，靠電磁感應產生電流（又稱感應電機）。相比之下，同步電機較復雜，造價高。應用：同步電機大多用在大型發(fā)電機的場合。而異步電機則幾乎全用在電動機場合。同步電機效率較異步電機稍高，在2000KW以上的電動機選型時，一般要考慮是否選用同步電機。二、 單相異步電動機與三相異步電動機：單項電動機：當單相正弦電流通過定子繞組時，電機就會產生一個交變磁場，這個磁場的強弱和方向隨時間作

2、正弦規(guī)律變化，但在空間方位上是固定的，所以又稱這個磁場是交變脈動磁場。這個交變脈動磁場可分解為兩個以相同轉速、旋轉方向互為相反的旋轉磁場，當轉子靜止時，這兩個旋轉磁場在轉子中產生兩個大小相等、方向相反的轉矩，使得合成轉矩為零，所以電機無法旋轉。當我們用外力使電動機向某一方向旋轉時（如順時針方向旋轉），這時轉子與順時針旋轉方向的旋轉磁場間的切割磁力線運動變??；轉子與逆時針旋轉方向的旋轉磁場間的切割磁力線運動變大。這樣平衡就打破了，轉子所產生的總的電磁轉矩將不再是零，轉子將順著推動方向旋轉起來。通常根據電動機的起動和運行方式的特點，將單相異步電動機分為單相電阻起動異步電動機、單相電容起動異步電動機

3、、單相電容運轉異步電動機、單相電容起動和運轉異步電動機、單相罩極式異步電動機五種。區(qū)別：三相異步電動機采用380V三相供電，單相電機是用220V的電源，而且都是小功率的，最大只有2.2KW 。相比于同轉速同功率的三相電機，單項電機的效率低、功率因數低、運行平穩(wěn)性差、且體積大，成本高，但由于單相電源方便，且調速方便，因此廣泛用于電動工具、醫(yī)療器械、家用電器等。三、 無刷直流電機1、 無刷直流電機：無刷直流電機是永磁式同步電機的一種，而并不是真正的直流電機。無刷直流電機不使用機械的電刷裝置，采用方波自控式永磁同步電機，以霍爾傳感器取代碳刷換向器，以釹鐵硼作為轉子的永磁材料，性能上相較一般

4、的傳統(tǒng)直流電機有很大優(yōu)勢，是當今最理想的調速電機。直流無刷電機由電動機主體和驅動器組成，在電動機內裝有位置傳感器檢測電動機轉子的極性，驅動器由功率電子器件和集成電路等構成，其功能是：接受電動機的啟動、停止、制動信號，以控制電動機的啟動、停止和制動；接受位置傳感器信號和正反轉信號，用來控制逆變橋各功率管的通斷，產生連續(xù)轉矩；接受速度指令和速度反饋信號，用來控制和調整轉速；提供保護和顯示等等。特點：l 全面替代直流電機調速、變頻器+變頻電機調速、異步電機+減速機調速； l 具有傳統(tǒng)直流電機的所有優(yōu)點，同時又取消了碳刷、滑環(huán)結構； l 可以低速大功率運行，可以省去減速機直接驅動大

5、的負載； l 體積小、重量輕、出力大； l 轉矩特性優(yōu)異，中、低速轉矩性能好，啟動轉矩大，啟動電流小； l 無級調速，調速范圍廣，過載能力強； l 軟啟軟停、制動特性好，可省去原有的機械制動或電磁制動裝置； l 效率高，電機本身沒有勵磁損耗和碳刷損耗，消除了多級減速耗，綜合節(jié)電率可達20%60%，僅節(jié)電一項一年收回購置成本； l 可靠性高，穩(wěn)定性好，適應性強，維修與保養(yǎng)簡單； l 耐顛簸震動，噪音低，震動小，運轉平滑，壽命長； l 沒有無線電干擾，不產生火花，特別適合爆炸性場所，有防爆型； l 根據需要可

6、選梯形波磁場電機和正旋波磁場電機。2、 無刷直流電機與有刷直流電機直流無刷電機和直流電機是2個概念。雖然直流無刷電機名字帶直流，實際上是不是直流電機。從分類上來看，直流電機是一類，而直流無刷電機則屬于同步電機。（1）無刷電機的優(yōu)點l 無電刷、低干擾：沒有了有刷電機運轉時產生的電火花，極大減少了電火花對遙控無線電設備的干擾。l 噪音低，運轉順暢 ：沒有了電刷，運轉時摩擦力大大減小，運行順暢，發(fā)熱量低，效率高，噪音低，對于模型運行穩(wěn)定性是一個巨大的支持。l 壽命長，低維護成本：無刷電機的磨損主要是在軸承上，從機械角度看，無刷電機幾乎是一種免維護的電動機了，必要的時候，只需做一些除塵維護即

7、可。但有刷電機低速扭力性能優(yōu)異、轉矩大等性能特點是無刷電機不可替代的（2）從趨勢上論，無刷減速電機可能取代有刷減速電機l 適用范圍： 無刷電機通常被使用在控制要求比較高，轉速比較高的設備上，如航模，精密儀器儀表等對電機轉速控制嚴格，轉速達到很高的設備；通常動力設備使用的都是有刷電機，如吹風機，工廠的電動機，家用的抽油煙機等；l 使用壽命：無刷電機通常使用壽命在幾萬小時這個數量級，主要取決于軸承的不同；通常有刷電機的連續(xù)工作壽命在幾百到1千多個小時，到達使用極限就需要更換碳刷；l 使用效果：無刷電機通常是數字變頻控制，可控性強，從每分鐘幾轉，到每分鐘幾萬轉都可以很容易實現(xiàn)。碳刷電機啟動

8、以后工作轉速恒定，調速不是很容易，串激電機也能達到20000轉/秒，但是使用壽命會比較短。l 節(jié)能環(huán)保方面：相對而言，無刷電機采用變頻技術控制的會比串激電機節(jié)能很多，最典型的就是變頻空調和冰箱。l 維修方面：碳刷電機需要更換碳刷，而無刷電機，使用壽命很長，日常維護基本不需要。 l 噪音方面 ：與是否是有刷電機無關，主要是看軸承和點擊內部組件的配合情況。3、 無刷直流電機與交流電機無刷直流電機，定子是旋轉磁場，拖著轉子磁場轉動；交流同步電機，也是定子旋轉磁場拖著轉子磁場轉動；它們的不同是，旋轉磁場旋轉的原因不同：（1）交流同步電機，定子磁場轉動的原因是彼此落后120度的三相對

9、稱交流電，定子磁場的轉動是交流電的變化快慢；（2）直流電機，是直流電源不變的恒定電壓，與線圈連接實際位置的改變形成的，而且與線圈連接實際位置的改變是轉子轉動的快慢；這樣，它們的調速方法就不同：（1）交流同步電機，定子磁場轉動的原因是彼此落后120度的三相對稱交流電，定子磁場的轉動是交流電的變化快慢；只要改變交流電變化的快慢，就能改變電機的轉速，即變頻調速；（2）直流電機，是直流電源不變的恒定電壓，與線圈連接實際位置的改變形成的，而且與線圈連接實際位置的改變只與轉子轉動的快慢相關；只要改變轉子的轉速就可以調速，而轉子的轉速與電壓成正比，改變電壓就可改變轉速，即調壓調速；直流調速不改變電機的負載性

10、質，而交流調速改變了負載的性質；交流調速（變頻），頻率不同時，交流電機的感抗大小不同，負載性質隨之改變，是一個極不穩(wěn)定的系統(tǒng)，很難實現(xiàn)精細調速。直流調速（變壓），電壓不同時，直流電機的電阻大小不變，負載性質不變，是一個非常穩(wěn)定的系統(tǒng)，很容易實現(xiàn)精細調速，幾個毫伏的電壓速度都可以分辨。由于無刷直流電動機的勵磁來源于永磁體，沒有激磁損耗的問題,由于轉子中無交變磁通，其轉子上既無銅耗又無鐵耗，綜合效率比同容量異步電動機高出1020%左右(依據功率大小而定)。 無刷直流電動機具有高效率、高轉矩、高精度的三高特性,非常適合使用在24小時連續(xù)運轉的機械,同時具有體積小,重量輕,可作成各種體積形狀

11、,產品性能超越傳統(tǒng)直流電機的所有優(yōu)點,是當今最理想的調速電機。比較：直流電機具有優(yōu)良的啟動特性和調速特性，但造價較高；交流電機造價低，電源方便，但啟動特性和調速特性稍差；4、 無刷直流電機與交流伺服電機直流無刷電機：無刷直流電機感應反電動勢也是梯形波的。無刷直流電機的控制需要位置信息反饋，必須有位置傳感器或是采用無位置傳感器估計技術，構成自控式的調速系統(tǒng)?？刂茣r各相電流也盡量控制成方波，逆變器輸出電壓按照有刷直流電機PWM的方法進行控制即可。本質上，無刷直流電機也是一種永磁同步電動機，調速實際也屬于變壓變頻調速范疇。 交流伺服電機：通常說的交流永磁同步伺服電機具有定子三相分布繞組和永

12、磁轉子，感應電動勢波形為正弦，外加的定子電壓和電流也應為正弦波，一般靠交流變壓變頻器提供。永磁同步電機控制系統(tǒng)常采用自控式，也需要位置反饋信息，可以采用矢量控制（磁場定向控制）或直接轉矩控制的先進控制方式。 區(qū)別：方波和正弦波控制導致的設計理念不同。最后明確一個概念，無刷直流電機的所謂“直流變頻”實質上是通過逆變器進行的交流變頻，從電機理論上講，無刷直流電機與交流永磁同步伺服電機相似，應該歸類為交流永磁同步伺服電機；但習慣上被歸類為直流電機，因為從其控制和驅動電源以及控制對象的角度看，稱之為“無刷直流電機”也算是合適的。四、 電機調速1、直流電機調速：轉子電路串聯(lián)電阻（短時調速）、轉

13、子電路電壓（廣泛應用,調節(jié)范圍0基速）、改變磁通（只能提高轉速，基速以上，恒功率調速）（1）電壓調速：可控電源調速、PWM（脈寬調制）調速（廣泛應用）與老式的可控直流電源調速系統(tǒng)相比，PWM調速系統(tǒng)有以下優(yōu)點：   a、采用全控型器件的PWM調速系統(tǒng)，其脈寬調制電路的開關頻率高，因此系統(tǒng)的頻帶寬，響應速度快，動態(tài)抗擾能力強。      b、由于開關頻率高，僅靠電動機電樞電感的濾波作用就可以獲得脈動很小的直流電流，電樞電流容易連續(xù)，系統(tǒng)的低速性能好，穩(wěn)速精度高，調速范圍寬，同時電動機的損耗和發(fā)熱都較小。  

14、    c、PWM系統(tǒng)中，主電路的電力電子器件工作在開關狀態(tài)，損耗小，裝置效率高，而且對交流電網的影響小，沒有晶閘管整流器對電網的“污染”，功率因數高，效率高。       d、主電路所需的功率元件少，線路簡單，控制方便。      目前，受到器件容量的限制，PWM直流調速系統(tǒng)只用于中、小功率的系統(tǒng)。國內的超大功率調速還要依靠可控硅實現(xiàn)可控整流來實現(xiàn)直流電機的調壓調速2、交流電機調速：（1）三相異步電動機：a、變極對數調速方法：改變定子繞組的接線方式來改變籠型電動機

15、定子極對數達到調速目的。特點：具有較硬的機械特性，穩(wěn)定性良好；無轉差損耗，效率高；接線簡單、控制方便、價格低；有級調速，級差較大，不能獲得平滑調速；可以與調壓調速、電磁轉差離合器配合使用，獲得較高效率的平滑調速特性。本方法適用于不需要無級調速的生產機械，如金屬切削機床、升降機、起重設備、風機、水泵等。b、變頻調速：改變電動機定子電源的頻率，從而改變其同步轉速的調速方法。變頻調速系統(tǒng)主要設備是提供變頻電源的變頻器，變頻器可分成交流直流交流變頻器和交流交流變頻器兩大類，目前國內大都使用交直交變頻器。其特點： 效率高，調速過程中沒有附加損耗； 應用范圍廣，可用于籠型異步電動機；&

16、#160;調速范圍大，特性硬，精度高； 技術復雜，造價高，維護檢修困難。 本方法適用于要求精度高、調速性能較好場合。c、串級調速：繞線式電動機轉子回路中串入可調節(jié)的附加電勢來改變電動機的轉差，達到調速的目的。根據轉差功率吸收利用方式，串級調速可分為電機串級調速、機械串級調速及晶閘管串級調速形式，多采用晶閘管串級調速，其特點為：可將調速過程中的轉差損耗回饋到電網或生產機械上，效率較高；裝置容量與調速范圍成正比，投資省，適用于調速范圍在額定轉速7090的生產機械上；調速裝置故障時可以切換至全速運行，避免停產；晶閘管串級調速功率因數偏低，諧波影響較大。本方法適合于風機、水泵及軋鋼

17、機、礦井提升機、擠壓機上使用。d、串入附加電阻：繞線式異步電動機轉子串入附加電阻，使電動機的轉差率加大，電動機在較低的轉速下運行。串入的電阻越大，電動機的轉速越低。此方法設備簡單，控制方便，但轉差功率以發(fā)熱的形式消耗在電阻上。屬有級調速，機械特性較軟。e、定子調壓調速：由于電動機的轉矩與電壓平方成正比，因此最大轉矩下降很多，為了擴大調速范圍，調壓調速應采用轉子電阻值大的籠型電動機，如專供調壓調速用的力矩電動機，或者在繞線式電動機上串聯(lián)頻敏電阻。為了擴大穩(wěn)定運行范圍，當調速在2：1以上的場合應采用反饋控制以達到自動調節(jié)轉速目的。調壓調速的主要裝置是一個能提供電壓變化的電源，目前常用的調壓方式有串

18、聯(lián)飽和電抗器、自耦變壓器以及晶閘管調壓等幾種。晶閘管調壓方式為最佳。調壓調速的特點：調壓調速線路簡單，易實現(xiàn)自動控制；調壓過程中轉差功率以發(fā)熱形式消耗在轉子電阻中，效率較低。調壓調速一般適用于100KW以下的生產機械。f、電磁調速：特點：裝置結構及控制線路簡單、運行可靠、維修方便；調速平滑、無級調速；對電網無諧影響；速度失大、效率低。本方法適用于中、小功率，要求平滑動、短時低速運行的生產機械。g、 液力耦合器調速：特點：功率適應范圍大，可滿足從幾十千瓦至數千千瓦不同功率的需要； 結構簡單，工作可靠，使用及維修方便，且造價低；尺寸小，能容大；控制調節(jié)方便，容易實現(xiàn)自動控制。本方法適用于風機、水泵

19、的調速。（2）單相異步電動機：（和力矩電機相比，它恒轉矩；和變頻電機相比它不節(jié)能；和直流電機相比，它控制的精度低；）單相異步電動機和三相異步電動機一樣，它的轉速調節(jié)較困難。如采用變頻調速則設備復雜、成本高。為此一般只進行有極調速，主要的調速方法有： a、串電抗器調速（降壓調速）：將電抗器與電動機定子繞組串聯(lián)，利用電抗器上產生的壓降使加到電機定子繞組上的電壓低于電源電壓，從而達到降低電動機轉速的目的。此種調速方法，只能是由電機的額定轉速往低調。多用在吊扇及臺扇上。 b、電動機繞組內部抽頭調速：通過調速開關改變中間繞組與啟動繞組及工作繞組的接線方法，從而達到改變電動機內部氣隙磁場的大小，達到調節(jié)電

20、動機轉速的目的。有L型和T型兩種接法。 c、交流晶閘管調速：利用改變晶閘管的導通角，來實現(xiàn)調節(jié)加在單相電動機上的交流電壓的大小，從而達到調速的目的。此方法可以實現(xiàn)無級調速，缺點是有一些電磁干擾。常用于電風扇的調速上。五、 電機啟動1、 直流電機啟動（1）啟動方法直接合閘起動：直接合閘起動就是將電動機直接接入到額定電壓的電源上啟動。由于直流電機電樞回路電阻和電感都較小，而轉動體具有一定的機械慣性，起動的開始階段電流很大，最大可達額定電流的1520倍。因為電動機啟動電流很大，所以啟動轉矩大，電動機啟動迅速，但這一電流會使電網受到擾動、機組受到機械沖擊、換向器發(fā)生火花。它只適用于功率不大于4千瓦小型

21、電動機，如家用電器中的直流電機。串電阻起動：在啟動時將一組啟動電阻RP串人電樞回路，以限制啟動電流，而當轉數上升到額定轉數后，再把啟動變阻器從電樞回路中切除。啟動電流小，但是變阻器比較笨重，啟動過程中要消耗很多的能量。降電壓起動：在啟動時通過暫時降低電動機供電電壓的辦法來限制啟動電流，需要有一套可變電壓的直流電源，這種方法只適合于大功率直流電機。（2）啟動轉矩直流電機的起動轉矩由你自己設定，假如全壓直接起動，可以達到額定轉矩的20多倍，這樣將使機械損毀，所以必須加入啟動電阻以減少起動電流，從而減少起動轉矩，一般加入的啟動電阻使起動轉矩為額定轉矩的2-2.5倍左右，這樣電機及機械可以承受，啟動過

22、程也能加快。2、 交流電機啟動（1） 啟動方法全壓啟動：在電網容量和負載兩方面都允許全壓直接起動的情況下，可以考慮采用全壓直接起動。優(yōu)點是操縱控制方便，維護簡單，而且比較經濟。主要用于小功率電動機的起動，從節(jié)約電能的角度考慮，大于11kw的電動機不宜用此方法。自耦減壓起動：利用自耦變壓器的多抽頭減壓，既能適應不同負載起動的需要，又能得到更大的起動轉矩，是一種經常被用來起動較大容量電動機的減壓起動方式。它的最大優(yōu)點是起動轉矩較大，當其繞組抽頭在80%處時，起動轉矩可達直接起動時的64%。并且可以通過抽頭調節(jié)起動轉矩。至今仍被廣泛應用。Y-起動：正常運行的定子繞組為三角形接法的鼠籠式異步電動機，在

23、起動時將定子繞組接成星形，待起動完畢后再接成三角形，降低起動電流，減輕對電網的沖擊。起動電流只是原來按三角形接法直接起動時的1/3，起動轉矩也降為原來按三角形接法直接起動時的1/3。適用于無載或者輕載起動的場合。同任何別的減壓起動器相比較，其結構最簡單，價格也最便宜。除此之外，當負載較輕時，可以讓電動機在星形接法下運行，這樣能使電動機的效率有所提高，并節(jié)約了電力消耗。軟起動器：利用可控硅的移相調壓原理來實現(xiàn)電動機的調壓起動，起動效果好但成本較高?？煽毓韫ぷ鲿r諧波干擾較大，對電網有一定的影響。另外電網的波動也會影響可控硅元件的導通，特別是同一電網中有多臺可控硅設備時。因此可控硅元件的故障率較高，

24、因為涉及到電力電子技術，因此對維護技術人員的要求也較高。變頻器：因為涉及到電力電子技術，微機技術，因此成本高，對維護技術人員的要求也高，因此主要用在需要調速并且對速度控制要求高的領域?？傊?，星三角起動，自藕減壓起動因其成本低，維護相對軟起動和變頻控制容易，目前在實際運用中還占有很大的比重。但因其采用分立電氣元件組裝，控制線路接點較多，在其運行中，故障率相對比較高。（2）啟動轉矩啟動轉矩表征了電動機的啟動能力，啟動轉矩大于額定轉矩，一般電機樣板上標有兩者的關系（倍數），一般2倍左右，它與啟動方式有關（如星三角起動，變頻調速起動等），直接起動鼠籠式一般為額定力矩的0.8到2.2倍。通常起動轉矩為額

25、定轉矩的125%以上。與之對應的電流稱為起動電流，通常該電流為額定電流的6倍左右。一般自耦變壓器的抽頭有65%和80%兩組，需要較大啟動轉矩時接80%，否則接65%；六、 電機制動1、 反接制動：在電機斷開電源后，在電機的電源上加上與正常運行電源反相的電源，加快電機的減速。反接制動有一個最大的缺點：當電機轉速為0時，如果不及時撤除反相后的電源，電機會反轉。因此，不允許反轉的機械，如一些車床等，制動方法就不能采用反接制動了，而只能采用能耗制動或機械制動。 2、能耗制動：定子繞組中通以直流電，從而產生一個固定不變的磁場，轉子按旋轉方向切割磁力線，產生一個制動力矩。由于是在定子繞組中通以直流電來制動

26、，因而能耗制動又叫直流注入制動。在一些要求制動時間短和制動效果好的場合，一般不使用此制動方法。3、再生制動：當電機的轉子速度超過電機同步磁場的旋轉速度時，轉子繞組所產生的電磁轉矩的旋轉方向和轉子的旋轉方向相反，電機處于制動狀態(tài)。此時，可以采取一定的措施把產生的電能回饋給電網，因此，再生制動也叫發(fā)電制動。再生制動會出現(xiàn)在以下兩種場合：1、起重機重物下降時，電機轉子在重物重力的手動下，轉子的轉速有可能超過同步轉速，此時，電機處于再生制動狀態(tài)。2、變頻調速時，當變頻器把頻率降低時，同步轉速也隨之降低。但轉子轉速由于負載慣性的作用，不會馬上降低，此時，電機也會處于再生制動狀態(tài)，直至拖動系統(tǒng)的速度也下降

27、為止。4、機械制動 采用機械裝置使電動機斷開電源后迅速停轉的制動方法。如電磁抱閘、電磁離合器等電磁鐵制動器。七、 伺服電機1、直流伺服電機與直流無刷電機直流無刷電機和直流伺服電機是2類，概念上不存在交集。簡言之：直流伺服電機特指直流有刷電機。無刷電機體積小，重量輕，出力大，響應快，速度高，慣量小，轉動平滑，力矩穩(wěn)定?？刂茝碗s，容易實現(xiàn)智能化，其電子換相方式靈活，可以正弦波換相。電機免維護，效率很高，運行溫度低，電磁輻射很小，長壽命，可用于各種環(huán)境。2、交流伺服電機與直流伺服電機直流伺服電機：就是把直流電機加上編碼器形成閉環(huán)控制，電機通過改變電的大小來改變電機的扭矩、速度等參數。直流伺

28、服電機的結構和普通直流電機差不多，只是直流電機為滿足低慣量采用細長電樞，盤形或空心杯的，或者改成了永磁電機，是最理想的調速系統(tǒng)，這就導致直流伺服電機比較容易實現(xiàn)調速，控制精度較高。缺點是直流伺服電機有碳刷，容易造成電機的磨損，而且維護成本高操作麻煩。交流伺服電機：是交流電機的一種，通過伺服驅動器的矢量控制理論控制電機的扭矩，速度、位置等等，交流伺服電機的轉子電阻一般很大，這樣可以防止自轉，當控制電壓消失后，由于有勵磁電壓，此時的交流伺服電機中會有脈振磁動勢，交流伺服就是是一種帶編碼器的同步電機，效果比直流伺服稍微差一點，但維護方便。缺點是價格高、精度沒直流的好!推薦使用交流伺服電機，直流伺服電

29、機太熱，控制精度不好，使用壽命短。永磁交流伺服電動機同直流伺服電動機比較，主要優(yōu)點有： 無電刷和換向器，因此工作可靠，對維護和保養(yǎng)要求低。 定子繞組散熱比較方便。 慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性波紋管聯(lián)軸器。 適應于高速大力矩工作狀態(tài)。 同功率下有較小的體積和重量。八、 步進電機磁電式步進電動機結構簡單、可靠性高、價格低廉、應用廣泛，主要有永磁式、磁阻式和混合式。(1)永磁式步進電動機。轉子有永磁體的磁極，在氣隙中產生極性交替磁場，定子由四相繞組組成。當A相繞組通電時，轉子將轉向該相繞組所確定的磁場方向。當A相斷電、B相繞組被通電勵磁時，就產生一個新的磁場方向，這時，轉子就轉動一角度而位于新的磁

30、場方向上，被勵磁相的順序決定了轉子轉動方向。若定子勵磁的變化太快，轉子將不能和定子磁場方向的變化保持一致，轉子即失步。起動頻率和運行頻率較低，是永磁式步進電動機的一個缺點。但永磁式步進電動機消耗功率較小，效率較高。(2)磁阻式步進電動機。定、轉子鐵芯的內外表面上設有按一定規(guī)律分布的相近齒槽，利用定、轉子鐵芯齒槽相對位置變化引起磁路磁阻的變化，從而產生轉矩。其轉子鐵芯由硅鋼片或軟磁材料做成，當定子某相被勵磁時，轉子將轉到使磁路磁阻最小的位置。當另一相被勵磁，轉子轉到另一位置，使磁路磁阻為最小時，電動機就停止轉動。這時，轉子轉過一個步距角。磁阻式步進電動機結構形式較多。磁阻式步進電動機步距角可做到

31、1°15°，甚至更小，精度容易保證，起動與運行頻率較高，但功耗較大，效率較低。(3)混合式步進電動機。它的定、轉子鐵芯結構與磁阻式步進電動機相似。轉子有永磁體在氣隙中產生單極性磁場，此磁場還被轉子上軟磁材料的齒槽調制。混合式步進電動機兼有永磁式步進電動機與磁阻式步進電動機兩者的優(yōu)點，電動機步距角小，精度高，工作頻率高，且功耗小，效率高。主要特點1、一般步進電機的精度為步進角的3-5%，且不累積。2、步進電機外表允許的最高溫度。電機外表允許的最高溫度應取決于不同電機磁性材料的退磁點，步進電機外表溫度在攝氏80-90度完全正常。3、步進電機的力矩會隨轉速的升高而下降。當步進電機

32、轉動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導致力矩下降。4、步進電機低速時可以正常運轉，但若高于一定速度就無法啟動，并伴有嘯叫聲。步進電機有一個技術參數：空載啟動頻率，即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉。在有負載的情況下，啟動頻率應更低。如果要使電機達到高速轉動，脈沖頻率應該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉速從低速升到高速）。九、 電動車用電動機：1、電動汽車用電機：從現(xiàn)已成熟的電機技術來看，開關磁阻

33、電機在各個技術特性方面似乎更符合電動車的使用需要，但尚未得到普及。永磁同步電機應用較廣泛，如起亞K5混動、榮威E50、騰勢、北汽EU260等。特斯拉Model X、Model S均采用異步電機。此外，如果按電流類型劃分還可分為直流電機和交流電機兩種。直流電動機：這類電機技術較為成熟，具備控制方式容易，調速優(yōu)良的特點，曾經在調速電動機領域內有著最為廣泛的應用。但是由于直流電動機機械結構復雜，導致它的瞬時過載能力和電機轉速的進一步提高受到限制，而且在長時間工作的情況下，電機的機械結構會產生損耗，增加維護成本。此外，電動機運轉時電刷冒出的火花使轉子發(fā)熱，會造成高頻電磁干擾，影響整車其他電器性能。由于

34、直流電動機有著以上缺點，目前的電動汽車已經基本將直流電機淘汰。異步電動機：相比于永磁同步電機，異步電機的優(yōu)點是成本低，工藝簡單、運行可靠耐用、維修方便，而且能忍受大幅度的工作溫度變化。反之，溫度大幅變化會損壞永磁同步電動機。盡管在重量和體積方面，異步電動機并不占優(yōu)勢，但其轉速范圍廣泛以及高達20000rpm左右的峰值轉速，即使不匹配二級差速器也能夠滿足該級別車型高速巡航的轉速需求，至于重量對續(xù)航里程的影響，高能量密度的18650電池能夠“掩蓋”電機重量的劣勢。此外，異步電機穩(wěn)定性優(yōu)秀也是被特斯拉選用的重要原因。永磁同步電動機：永磁同步電機是新能源汽車領域使用最廣泛的電機。所謂永磁，是指在制造電

35、機轉子時加入永磁體。而所謂同步，則指的是轉子的轉速與定子繞組的電流頻率始終保持一致，通過控制電機的定子繞組輸入電流頻率，電動汽車的車速將最終被控制。與其他類型的電機相比較，永磁同步電機能夠為新能源汽車提供最大的動力輸出與加速度。這也是永磁同步電機是廣大汽車制造商首選的主要原因。但是，永磁同步電機也有自身的缺點。轉子上的永磁材料在高溫、震動和過流的條件下，會產生磁性衰退的現(xiàn)象，所以在相對復雜的工作條件下，電機容易發(fā)生損壞。而且永磁材料價格較高，因此整個電機及其控制系統(tǒng)成本較高。開關磁阻電動機：開關磁阻電機作為一種新型電機，相比其他類型的驅動電機而言，它具有結構簡單堅固、可靠性高、質量輕、成本低、

36、效率高、溫升低、易于維修等諸多優(yōu)點。而且它具有直流調速系統(tǒng)可控性好的優(yōu)良特性，同時適用于惡劣環(huán)境，非常適合作為電動汽車的驅動電機使用，曾被專家預測為電動車領域的一匹黑馬。但控制系統(tǒng)的設計相對復雜，特別是在研發(fā)階段，現(xiàn)有技術很難為其建立準確的數學模型。在實際運轉過程中，電動機本身發(fā)出的噪音以及振動是電動車無法“容忍”的，尤其是負載運行的工況下，這兩點尤為明顯。綜上所述，這類電動機或許在未來能夠通過技術優(yōu)化克服致命硬傷的前提下，廣泛應用于電動車領域，能夠幫助電動車的續(xù)航里程有所提升。輪轂電機：到現(xiàn)在仍舊停留在概念階段，輪轂電機給簧下質量帶來過重的負擔是阻礙它發(fā)展的原因之一。2、電動車用電機：永磁電機又分為有刷電機和無刷電機兩大類。有刷電機:由碳刷與換向器進行機械換向，一般有刷電機的電刷大約磨損2000小時就應該換新。普通輪轂電機和柱式電機（也有叫中置電機的）需要專業(yè)維修人員才能更換，而串激電機普通用戶自己就可以更換。電刷的磨損還與電流大小以及電刷含銀量有關。貨運三輪使用的串激電機電流很大，壽命到不了2000小時，幾個月就得更換，碳刷含銀量的多少價格相差很大有刷電機對外只有兩條連線，永磁有刷電機交換連線就可以改變