電機(jī)種類有哪些?用途、類型、挑選注意事項(xiàng)一次看!
電機(jī)(electric motor)也稱為電動(dòng)機(jī)或馬達(dá),是現(xiàn)今工業(yè)自動(dòng)化不可或缺的重要核心之一。電機(jī)依照其原理、構(gòu)造、特性與應(yīng)用方式的不同,已衍生發(fā)展出各式各樣的種類。本文將深入探討電機(jī)的不同種類、廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域以及選購(gòu)時(shí)的應(yīng)注意的事項(xiàng)。
電機(jī)用途
電機(jī)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,從重工業(yè)、人造衛(wèi)星、火星地表探測(cè)儀到民生用品、無(wú)人機(jī)與玩具,都能看到電機(jī)為產(chǎn)業(yè)和日常生活帶來(lái)了便利和效能提升
工業(yè)用
*起重機(jī)
*船舶車輛
*升降機(jī)或電梯
*電動(dòng)手扶梯
*輸送帶
*風(fēng)扇
*鐵卷門
民生用
在日常生活中,電機(jī)隨處可見(jiàn)。從家用電器,再到現(xiàn)代綠色交通工具的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),電機(jī)都為這些產(chǎn)品的運(yùn)行和性能提供了不可或缺的支持。
*電風(fēng)扇
*洗衣機(jī)
*冷氣機(jī)
*吹風(fēng)機(jī)
*電動(dòng)牙刷
*吸塵器
*電動(dòng)自行車
*無(wú)人機(jī)
常見(jiàn)的電機(jī)種類
常見(jiàn)的分類方式,是以供給電機(jī)的電源來(lái)分類,分成直流電機(jī)與交流電機(jī)。
直流電機(jī)
直流電機(jī)的工作原理是利用直流電流通過(guò)線圈產(chǎn)生磁場(chǎng),磁場(chǎng)產(chǎn)生的力與永磁鐵相互作用使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),并且適時(shí)地改變電流的方向,使轉(zhuǎn)子能依同一方向持續(xù)旋轉(zhuǎn)。直流電的電流方向固定,速度調(diào)整范圍很大,運(yùn)用的產(chǎn)品也很廣泛,手工具、家電、工業(yè)設(shè)備等都可見(jiàn)到直流電機(jī)的應(yīng)用。直流電機(jī)又可分為有刷直流電機(jī)與無(wú)刷直流電機(jī)兩種。
有刷直流電機(jī)
主要由永磁鐵組成的定子、軸心與線圈組成的轉(zhuǎn)子、換向器(集電環(huán))、電刷(碳刷)所構(gòu)成。直流電源使用電刷接觸換向器將電流傳輸?shù)诫姍C(jī)的線圈產(chǎn)生磁場(chǎng),與永久磁鐵的磁場(chǎng)作用后驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。有刷直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉、易于制造和維護(hù);但缺點(diǎn)是效率較低、噪音較大。電刷因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間與換向器接觸摩擦而損耗,所以需要定期更換電刷。
無(wú)刷直流電機(jī)
無(wú)刷直流電機(jī)是以電子控制器來(lái)控制電機(jī)線圈中的電流,透過(guò)電氣性的電流切換來(lái)使電機(jī)驅(qū)動(dòng),減少因摩擦而產(chǎn)生的電機(jī)耗損。無(wú)刷直流電機(jī)優(yōu)點(diǎn)是效率較高、噪音較低、可靠性高;但缺點(diǎn)是價(jià)格較高、制造和維護(hù)上較復(fù)雜。
有刷直流電機(jī)與無(wú)刷直流電機(jī)的差異:
有刷直流電機(jī) | 無(wú)刷直流電機(jī) | |
工作原理 | 使用電刷和換向器來(lái)將電流傳輸?shù)诫姍C(jī)的線圈 | 使用電子控制器來(lái)控制線圈中的電流 |
效率 | 較低 | 較高 |
噪音 | 較大 | 較小 |
成本 | 低 | 高 |
制造和維護(hù) | 較簡(jiǎn)單 | 較復(fù)雜 |
碳刷更換 | 定期 | 無(wú)需更換 |
交流電機(jī)
交流電機(jī)主要由一個(gè)定子繞組和一個(gè)轉(zhuǎn)子組成,電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)定子靜止不動(dòng),當(dāng)交流電電流通過(guò)定子上的銅線繞組時(shí)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng),推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。交流電機(jī)主要的類別有:
感應(yīng)電機(jī)
感應(yīng)電機(jī)是一種最常見(jiàn)的交流電機(jī),特點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單,制作材料取得容易,制造成本相對(duì)較低且應(yīng)用范圍廣泛。感應(yīng)電機(jī)又可依據(jù)供應(yīng)電源的不同,分成單相感應(yīng)電機(jī)與三相感應(yīng)電機(jī)。感應(yīng)電機(jī)常見(jiàn)家用電器、商業(yè)用或工業(yè)用設(shè)備,例如洗衣機(jī)、冰箱、冷氣機(jī)、鐵卷門、跑步機(jī)、食品機(jī)械、包裝機(jī)械、電動(dòng)車、各種自動(dòng)化設(shè)備等。
伺服電機(jī)
伺服電機(jī)(servo motor)是一種能夠精確控制旋轉(zhuǎn)位置、速度和輸出力矩的電機(jī)。伺服電機(jī)系統(tǒng)主要由伺服電機(jī)、位置傳感器和驅(qū)動(dòng)器(控制器)組成。驅(qū)動(dòng)器根據(jù)輸入的指令,可以精準(zhǔn)而穩(wěn)定地控制電機(jī)速度、旋轉(zhuǎn)與輸出力矩。因此對(duì)于需要精確控制電機(jī)轉(zhuǎn)速、力矩、位置的應(yīng)用,都需要使用伺服電機(jī),但缺點(diǎn)是價(jià)格也較高。伺服電機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制、工具機(jī)、機(jī)器人、食品加工機(jī)械、橡塑料機(jī)械等領(lǐng)域。
調(diào)速電機(jī)
單相感應(yīng)式電機(jī)可以利用附加的轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)及速度控制器,調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速。三相感應(yīng)式電機(jī)則可以透過(guò)變頻器來(lái)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速,達(dá)到調(diào)整速度的需求。
減速電機(jī)
又稱齒輪電機(jī),是利用加裝的齒輪減速機(jī)來(lái)降低電機(jī)轉(zhuǎn)速,同時(shí)增加電機(jī)的輸出扭力。提升電機(jī)的輸出扭力等于是提升了電機(jī)的負(fù)載能力,也就是提高了電機(jī)的工作能力。
高效率電機(jī)
電機(jī)效率是指電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能的比例。電機(jī)效率越高,意味著它可以將更多的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,等同于減少電能的損耗。電機(jī)的效率通常以百分比表示,例如效率80%表示電機(jī)可以將80%的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。國(guó)際上通常使用國(guó)際電工委員會(huì)所訂定IE等級(jí)來(lái)表示電機(jī)的效率,IE1、IE2、IE3和IE4分別代表不同的效率等級(jí)。數(shù)字越大代表效率越高,也越省電。臺(tái)灣則是采用CNS14400作為電機(jī)效率標(biāo)準(zhǔn)。
直流無(wú)刷電機(jī)與交流電機(jī)的比較:
有刷直流電機(jī) | 無(wú)刷直流電機(jī) | |
工作原理 | 轉(zhuǎn)子線圈(電樞)通電后產(chǎn)生電磁場(chǎng),與定子的永久磁鐵產(chǎn)生作用力而旋轉(zhuǎn) | 定子繞組線圈通電后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),吸引轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) |
效率 | 較低 | 較高 |
成本 | 低 | 高 |
選用電機(jī)注意事項(xiàng)
在選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)具體的應(yīng)用需求來(lái)決定。感應(yīng)式交流電機(jī)可以在較高溫的環(huán)境下運(yùn)作,維護(hù)保養(yǎng)上較為方便,廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。直流電機(jī)相較于交流電機(jī),較不適合在高溫的環(huán)境下操作,在控制轉(zhuǎn)速方面較為簡(jiǎn)單,速度調(diào)整范圍也較大,常應(yīng)用于小型電動(dòng)工具、家電及玩具上。此外,以下是選用電機(jī)時(shí)需要考慮的因素:
*功率:電機(jī)的功率是指電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可以輸出的最大能量,通常以瓦特(W)為計(jì)算單位。功率越大,電機(jī)可以輸出的力矩越大,意謂著可以帶動(dòng)的負(fù)載越重,當(dāng)然電機(jī)的體積與重量也就越大。
*轉(zhuǎn)速:指電機(jī)每分鐘旋轉(zhuǎn)的圈數(shù),以轉(zhuǎn)速/分鐘(rpm)為計(jì)算單位。轉(zhuǎn)速越高,電機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度越快,但輸出的扭矩就越小。
*電源:確認(rèn)電機(jī)所使用的電源為交流電還是直流電,運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需的電壓(V)與電流(A)各為多少。電壓越高,電機(jī)可以輸出的功率越大。電流越大,電機(jī)所消耗的電也越多。
*效率:效率越高,電機(jī)所消耗的電能越少,但制造成本與價(jià)格也越高。
*噪音:電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)與噪音,甚至與固定裝置或其他零件共振產(chǎn)生更大的聲響。某些特定的應(yīng)用設(shè)備或使用環(huán)境,對(duì)于電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)噪音有較嚴(yán)格的要求與限制。
安全規(guī)格或認(rèn)證:國(guó)際上對(duì)于包括電機(jī)在內(nèi)的電氣、電子技術(shù)及相關(guān)技術(shù),都有相對(duì)應(yīng)的安全規(guī)格要求以徹底驗(yàn)證、評(píng)估及衡量產(chǎn)品或零件的安全性。例如歐盟地區(qū)的CE、美國(guó)的UL、加拿大的CSA等。
*價(jià)格:電機(jī)的價(jià)格會(huì)因上述的種類、功率、轉(zhuǎn)速、電壓、電流、效率、噪音等因素而異。應(yīng)依據(jù)需求,在質(zhì)量的前提下選擇合適的產(chǎn)品。
結(jié)論
電機(jī)又稱電動(dòng)機(jī),可以將電能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能來(lái)驅(qū)動(dòng)其他裝置或設(shè)備。電機(jī)不僅種類繁多,性能持續(xù)提升,應(yīng)用層面也從工業(yè)領(lǐng)域,走入我們的日常生活。選擇電機(jī)產(chǎn)品時(shí),除了應(yīng)注意所應(yīng)用的機(jī)器設(shè)備及環(huán)境,也要了解電機(jī)的特性,再依實(shí)際的需求來(lái)選擇合適的產(chǎn)品。世協(xié)擁有30年以上電機(jī)與減速機(jī)的制造銷售經(jīng)驗(yàn),產(chǎn)品已取得各項(xiàng)國(guó)際認(rèn)證,質(zhì)量穩(wěn)定,符合市場(chǎng)需求,銷售全球50國(guó)。歡迎與世協(xié)聯(lián)絡(luò),了解更多電機(jī)產(chǎn)品信息。