1.1 电动机介绍

1.1.1 电动机的分类

日常使用的电动机种类较多，一般按以下方法进行分类。

1. 按工作电源分类

电动机根据使用电源的不同，主要分为直流电动机和交流电动机两大类。如图1-1所示是大型和小型直流电动机的实物图。图1-2所示为大型和小型交流电动机实物图。

在直流和交流电动机两大类中又分了许多种类，见表1-1。另外，还有一种单相串励式电动机，它既可以使用直流电，也可以使用交流电。

2. 按结构及工作原理分类

电动机按结构及工作原理可分为同步电动机和异步电动机。

简单地说，同步和异步电动机均属交流动力电动机，是靠50Hz交流电网供电而转动，异步电动机是定子送入交流电，产生旋转磁场，而转子受感应产生磁场，这样两磁场作用，使得转子跟着定子的旋转磁场而转动，其中转子比定子旋转磁场慢，有个转差，不同步，所以称为异步机。而同步电动机定子送入交流电，其转子是人为加入直流电形成不变磁场，这样转子就跟着定子旋转磁场一起转而同步，因此称同步电动机。异步电动机简单，成本低，易于安装、使用和维护，所以受到广泛使用。缺点效率低，调速性能稍差，功率因数低，对电网不利。而同步电动机效率高。是容性负载，可改善电网功率因数，多用于工矿大型设备。

如图1-3所示是三相异步电动机实物图，如图1-4所示是三相同步电动机实物图。

同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。

异步电动机可分为感应式电动机和交流换向式电动机。感应式电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极式异步电动机。交流换向式电动机又分为单相串励电动机和交直流两用电动机。

这里简单说明一下，感应式电动机和换向式电动机的区别。

将导体闭合成回路，并把它放在通有交流电流的线圈附近，由于电磁感应作用，导体中会产生感应电流。根据感应电流的磁场与通电线圈的磁场相互作用而制作的电动机叫作感应式电动机。由单相电源供电的，称为单相感应式电动机；由三相电源供电的，称为三相感应式电动机。

将导线与电池或其他电源组成一个回路，电源可直接向磁场中的导线供给电流。以此原理制作的电动机，其转子绕组由电源直接供电，通过电刷（碳刷）和换向器，将电流导入旋转的转子绕组中，这种电动机叫作换向式电动机。

3. 按防护方式分类

电动机按防护方式，可分为开启式和封闭式两大类。

（1）开启式电动机

开启式电动机的定子两侧和端盖上都有很大的通风口。它散热好，价格便宜，但容易进灰尘、水滴和铁屑等杂物，只能在清洁、干燥的环境中使用。如图1-5所示是开启式电动机的实物图。

开启式电动机又可分为以下几类。

防护式：机壳通风孔部分用金属网等防护，可防止外界杂物进入电动机内。

防滴式：可防止水流入电动机内。

防滴防护式：具有防滴式和防护式的特点。

防腐式：可在有腐蚀性气体的环境中使用。

（2）封闭式电动机

封闭式电动机有封闭的机壳，电动机内部空气与外界不流通。与开启式电动机相比，其冷却效果较差，电动机外形较大且价格高。封闭式电动机实物如图1-6所示。

封闭式电动机又分为以下几类。

全封闭防腐式：可在有腐蚀性气体的场合中使用。

全封闭冷却式：电动机的转轴上安装有冷却风扇。

耐压防爆式：可防止电动机内部气体爆炸而引爆外界爆炸性气体。

充气防爆式：电动机内充有空气或不可燃气体，内部压力较高，可防止外界爆炸性气体进入电动机。

4. 按用途分类

电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。

驱动用电动机又分为电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔工具等）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其他通用机械设备（包括各种机床、机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。

控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。

5. 按启动与运行方式分类

电动机按启动与运行方式可分为电容启动式电动机、电容运转式电动机、电容启动运转式电动机和分相式电动机。

6. 按转子的结构分类

电动机按转子的结构可分为鼠笼式电动机和绕线式电动机，如图1-7所示。

鼠笼式电动机和绕线式电动机的定子基本上是一样的，区别在于转子部分。

鼠笼式电动机转子为笼式的导条。导条通常为铜条，导条安装在转子铁芯槽内，两端用端环焊接，形状像鼠笼。中小型转子一般采用铸铝方式。

绕线式转子的绕组和定子绕组相似，三相绕组连接成星形，三根端线连接到装在转轴上的3个铜滑环上，通过一组电刷与外电路相连接。当短接转子绕组的3根线时，可当鼠笼电动机使用。

由于鼠笼式电动机结构简单、价格低，控制电动机运行也相对简单，所以得到广泛采用。而绕线式电动机结构复杂，价格高。控制电动机运行也相对复杂一些，其应用相对要少一些，但绕线式电动机因为其启动、运行的力矩较大，一般用在重载负荷中。

7. 按运转速度分类

电动机按运转速度可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。

低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电动机等。调速电动机除可分为有级恒速电动机、无级恒速电动机、有级变速电动机和无级变速电动机外，还可分为电磁调速电动机、直流调速电动机、PWM变频调速电动机和开关磁阻调速电动机。

1.1.2 常用电动机介绍

下面简要介绍日常生活中常用的几种电动机。

1. 直流电动机

依靠直流电源运行的电动机称为直流电动机。在电动机的发展史上，直流电动机发明得较早，后来才出现了交流电动机，当发明了交流电以后，交流电动机才得到迅速的发展。但是，由于直流电动机具有良好的启动和调速性能，永磁直流电动机还具有良好的运行特性，使其在便携式、特殊使用场合或对电动机性能要求较高的家用电器上得到了广泛应用。例如，录音机、录像机、电动剃须刀、电吹风、小型吸尘器、车船用电风扇、电动按摩器、电动玩具等都是以直流电动机为动力源。

2. 异步电动机

运行时异步的电动机称为异步电动机，常用的异步电动机有三相异步电动机和单相异步电动机。

（1）三相异步电动机

三相异步电动机广泛应用于工农业生产中，在工业方面，它用于拖动各种机床、起重机、水泵等设备；在农业方面，它用于拖动排灌机械、脱粒机、粉碎机及其他农副产品加工机械等。

三相异步电动机与直流电动机、同步电动机不同，其转子绕组不需要与其他电源相连接，而定子绕组的电流则直接取自交流电网，所以三相异步电动机具有结构简单，制造、使用及维修方便，运行可靠，重量较轻，成本较低等优点。此外，三相异步电动机具有较高的效率和较好的工作特性，能满足大多数机械设备的拖动要求，而且在其基本系列的基础上可以方便地导出各种派生系列，以适应各种使用条件。三相异步电动机的分类特点见表1-2。

（2）单相异步电动机

单相异步电动机通常只做成小型的，其容量从几瓦到几百瓦。由于只需单相交流220V电源电压，故使用方便，应用广泛，并且有结构简单、成本低廉、噪声小、对无线电系统干扰小等优点，因而多用在小型动力机械和家用电器等设备上，如电钻、小型鼓风机、医疗器械、电风扇、洗衣机、电冰箱、冷冻机、空调机、抽油烟机、电影放映机及家用水泵等，是日常现代化设备必不可少的驱动源。在工业上，单相异步电动机也常用于通风与锅炉设备及其他伺服机构上。

3. 单相串励电动机

单相串励电动机采用换向器式结构，属于直流电动机范畴，因铁芯上的励磁绕组和转子上的电枢绕组串联起来而得名。由于它既可以使用直流电源，又可以使用交流电源，所以又称通用电动机。单相串励电动机具有转速高、体积小、效率高、重量轻、启动转矩大、调速方便等优点，因而大量地应用于电动工具、家用电器、小型车床、化工、医疗等方面。如电锤、手电钻、电动扳手、吸尘机、电动缝纫机、电动剃须刀等。单相串励电动机的主要缺点是噪声、振动和电磁干扰均比较大。

4. 同步电动机

运行时同步的电动机称为同步电动机。与三相异步电动机相比，同步电动机的使用并不广泛。随着工业的迅速发展，一些生产机械要求的功率越来越大，如空气压缩机、送风机、球磨机、电动发电动机组等，它们的功率可达数百千瓦乃至数千千瓦，采用同步电动机拖动更为合适。这是因为大功率同步电动机与同容量的异步电动机比较，有明显的优点。首先，同步电动机的功率因数较高，在运行时，不仅不使电网的功率因数降低，相反，还能够改善电网的功率因数，这点是异步电动机做不到的；其次，对于大功率低转速的电动机，同步电动机的体积比异步电动机的体积要小些。