3.6 电动机
一、三相交流异步电动机
是工厂机床设备使用最广泛的电机，用于机械、油、气、水的原始动力。
三相异步电动机常用的调速方式：变频调速、滑差离合器调速、变极调速、绕组串电阻调速等。目前绝大多数采用变频器调速，变极调速偶尔也使用。这同样是一门复杂的专业课程。
三相交流异步电动机是靠三相交流电激励的定子产生旋转磁场后，拖动转子做功的。
分类：按极数分，有2、4、6极等；按安装形式：有底座式、法兰式等。
后面有专门课程介绍，原理及使用方法不在本节讲解。
图3-54：三相交流异步电动机（左：底座式，右：法兰式）
常用参数：
1、电压：国内都是三相380VAC的，美国电网是三相460VAC；
2、功率：电机千瓦（KW）数；
3、扭矩：转轴上输出的N.m数；扭矩也可以根据转速和功率计算出来；
4、额定转速：按2、4、6极电机，各近似为3000、1500、1000转/分（RPM）。
5、安装形式：如法兰安装、底座安装，及中心高、轴长等。
二、单相交流电机
单相交流电机只使用单相交流电源。它在工厂很少使用，多数用于只能获得220VAC单相电的场合。
它靠一个单相交流电源，配合一个电力电容，产生旋转磁场来拖动转子旋转。
家里的洗衣机电机使用的是单相220VAC，就是这种电机。
参数：
1、电压：输入电压值，一般为220VAC；
2、功率：电机的驱动功率（KW）；
3、额定转速：转速范围（RPM）；
这种电机由于旋转磁场是靠电容移相获得的，输出扭矩受到很大限制，不适合做加工设备电机。
图3-55：单相交流电动机 图3-56：单相电动机接线图
三、直流电动机
用于机械运动驱动的电动机种类之一，逐步为交流电机取代，少量使用。
这类电机是利用电枢导体条通过直流电流，在定子磁场中受力产生转动的。
其优点是机械特性硬，并有较宽的调速范围。缺点是有向转子供电的碳刷，容易产生火花烧蚀，影响性能。
常用调速方法：转子串电阻、弱磁、降压调速等。
图3-57：直流电动机
后面有专门课程介绍，原理及使用方法不在本节讲解。
主要关注的参数：
1、电压：包括励磁电压、电枢电压；
2、功率：电动机的驱动功率；
3、转速：额定转速；
4、安装结构：同样分为底座和法兰安装两种；
5、励磁形式：如永磁、电励磁等。
外形上，也有的直流电动机外形和交流电动机相似，只是多了4个碳刷安装孔。
碳刷需要定期打磨，转子上的碳粉也需要定期清除，而且碳刷尽量不要换位安装。
四、直流伺服电动机
用于位置精密驱动控制，但逐步为交流伺服电动机取代。
其原理和直流电动机基本没有差异，区别是伺服电机要求小惯量、大转矩，以提升快速响应能力，电机制造上采用特殊工艺技术。如细长、空心、盘形印刷转子，特殊的磁性材料等。
电机外观上和直流电动机也没有实质性的区别。
图3-58：直流伺服电动机（左：印刷转子、右：细长转子）
参数：
参照直流电动机。
五、交流伺服电动机
用于精密位置驱动控制的交流电动机。
它同样要求有良好的响应速度，因此电机结构上要求尽力提升扭矩、减少转动惯量。
这类电机的控制原理非常复杂，随着控制理论的发展，已经发展了多种控制方法，目前比较成熟的是所谓矢量控制法。这种控制方法把三相交流电机模拟成直流电机来进行控制，控制算法上有一个交——直——交的转换过程。
图3-59：交流伺服电动机
主要参数：
1、相数：两相、三相，两相电机应用很少；
2、电压：电源电压；
3、功率：输出额定功率（KW）；
4、转速：额定输出转速（RPM）；
5、安装结构。
六、直流无刷电动机
直流无刷电机制造上取消了转子供电碳刷，它实际上是直流电机的变种。直流电机多数是定子为永久磁铁，转子通电流产生转矩。而直流无刷电机则转子为永磁，定子（三相对称星形接法）通交变直流电流，拖动转子。
该类电机在控制原理上更接近三相交流电动机，也是通过定子励磁产生旋转磁场，拖动转子旋转。
为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器，以便使定子励磁和转子磁场配合，形成最大的转矩。
图3-60：直流/交流无刷电动机驱动电路
这种电机在定值拧紧扳手上普遍使用。
图3-61：直流/交流无刷电动机
主要参数：
1、额定电压：一般都比较低，甚至低到几伏；
2、额定转速：可以高到几万转/分；
3、额定功率：几十瓦到几千瓦，目前远达不到交流异步电动机的功率（几百千瓦）；
4、安装形式：普遍比较小，用在电动工具的场合比较多。主
无刷电机是近年来新发展的产品。
七、步进电机
用于位置精密控制的电动机之一。
原理上使用脉冲励磁使定子绕组产生脉动旋转磁场，拖动转子步距式旋转。
由于步进电机控制上比较简单，且成本低，所以目前仍在使用。
但步进电机也比较难做到大扭矩，且旋转时有比较明显的脉动，因此适于做简单的精密定位，但不适于做零件精加工，否则易产生零件加工表面波纹。
图3-62：步进电动机
后面有专门课程介绍，原理及使用方法不在本节讲解。
常用参数：
1、电压：绕组额定电压，一般为几十VDC；
2、绕组电流：电流是步进电机比较重要的参数，涉及驱动装置的设计；
3、相数：分两相、三相、五相电机；
4、扭矩：输出扭矩；
5、安装形式。
我们的现场，总装车间车身打标设备使用的就是这种电机。
八、直线电动机
用于直线往复运动驱动，它输出的不是旋转运动，而是直线运动。
这种电动机实际上就是把定子和转子展开成直线，控制原理与直流无刷电动机类似。它是机电一体化产品发展的产物。
外型上，它可以做成管式（下图）、U型槽式、平板式等多种。
主要参数：
1、额定推力：连杆可以承载的推动力，最大可以达到几千N；
2、行程：连杆可以移动的距离；
3、速度范围（RPM）；
4、电流、功率、电压等。
图3-63：直线电动机
实际上，除了以上电动机外，还有一些其它品种的电动机，如同步电动机、自整角机等，只是极少见到。