電機幾乎隨處可見。本指南將幫助您了解電動機的基礎知識、可用類型以及如何選擇正確的電動機。在決定哪種電機最適合某個應用時要回答的基本問題是我應該選擇哪種類型以及哪些規格很重要。

電機是如何工作的?

電動機通過將電能轉換為機械能以產生運動來工作。通過磁場和繞組交流 (AC) 或直流 (DC) 電流之間的相互作用在電機內產生力。隨著電流強度的增加，磁場的強度也會增加。牢記歐姆定律 (V = I*R);電壓必須增加，以在電阻增加時保持相同的電流。

電動機有一系列應用。傳統的工業用途包括鼓風機、機器和電動工具、風扇和泵。愛好者通常在需要運動的較小應用中使用電機，例如機器人或帶輪子的模塊。

電機類型：

直流電機的 種類很多，但最常見的是有刷或無刷。還有振動電機、步進電機和伺服電機。

直流有刷電機是最簡單的電機之一，可在許多電器、玩具和汽車中找到。他們使用與換向器連接的接觸刷來改變電流方向。它們的生產成本低廉，控制簡單，并且在低速時具有出色的扭矩(以每分鐘轉數或 RPM 為單位測量)。一些缺點是它們需要經常維護以更換磨損的電刷，由于電刷加熱而速度有限，并且會因電刷電弧產生電磁噪聲。

無刷直流電機在其轉子組件中使用永磁體。它們在飛機和地面車輛應用的業余愛好市場中很受歡迎。與有刷直流電機相比，它們更高效、需要更少的維護、產生更少的噪音并且具有更高的功率密度。它們也可以批量生產，類似于具有恒定 RPM 的交流電機，但由直流電流供電。然而，也有一些缺點，包括在沒有專門的調節器的情況下很難控制它們，并且它們在驅動應用中需要低啟動負載和專門的齒輪箱，導致它們具有更高的資本成本、復雜性和環境限制。

振動電機用于需要振動的應用，例如手機或游戲控制器。它們由電動機產生，并且在驅動軸上具有不平衡的質量，從而導致振動。它們還可以用于非電子蜂鳴器，這些蜂鳴器會振動以發出聲音或用于警報或門鈴。

無論何時涉及精確定位，步進電機都是您的朋友。它們存在于打印機、機床和過程控制系統中，專為高保持扭矩而設計，使用戶能夠從一個步驟移動到下一步。他們有一個控制器系統，通過發送給驅動器的信號脈沖來指定位置，驅動器解釋它們并將成比例的電壓發送到電機。它們的制造和控制相對簡單，但它們會不斷消耗最大電流。小步距限制了最高速度，并且可以在高負載下跳過步。

伺服電機是另一種流行的業余愛好市場電機，用于不精確的位置控制。它們的流行應用包括遙控玩具車和機器人等遙控應用。它們由電機、電位器和控制電路組成，主要通過脈沖寬度調制 (PWM) 控制，即通過向控制線發送電脈沖。伺服系統可以是交流或直流。交流伺服器可以處理更高的電流浪涌并用于工業機械，而直流伺服器用于較小的愛好者應用。要了解有關伺服的更多信息，請查看我們的伺服電機工作原理文章。

交流電機有三種基本類型：感應電機、同步電機和工業電機。

感應電動機被稱為異步電動機，因為它們不會以相同的恒定速率運動或轉動速度低于所提供的頻率。滑差，即實際速度和同步速度之間的差異，需要在感應電動機中產生轉矩，即引起旋轉的扭轉力。這些電機轉子周圍的磁場是由感應電流引起的。

同步電機的轉子在提供交流電時以恒定速率旋轉。它們的磁場是由永磁體產生的。工業電機設計用于三相大功率應用，例如輸送機或鼓風機。交流電機也可以在家用電器和其他應用中找到，例如時鐘、風扇和磁盤驅動器。

購買電機時要考慮的事項：

選擇電機時需要注意幾個特性，但電壓、電流、扭矩和速度 (RPM) 是最重要的。

電流是電動機的動力，過多的電流會損壞電動機。對于直流電機，工作電流和失速電流很重要。工作電流是電機在典型扭矩下預期吸收的平均電流量。失速電流為電機提供足夠的扭矩，使其以失速速度或 0RPM 運行。這是電機應該能夠吸收的最大電流，以及乘以額定電壓時的最大功率。散熱片很重要，它會持續運行電機或在高于額定電壓的情況下運行，以防止線圈熔化。

電壓用于保持凈電流在一個方向流動并克服反向電流。電壓越高，扭矩越大。直流電機的額定電壓表示運行時最有效的電壓。請務必使用推薦的電壓。如果施加的電壓太低，電機將無法工作，而太多的電壓會使繞組短路，導致功率損失或完全損壞。

操作和失速值也需要與扭矩一起考慮。操作扭矩是電機設計提供的扭矩量，失速扭矩是從失速速度施加功率時產生的扭矩量。您應該始終查看所需的操作扭矩，但某些應用程序會要求您知道您可以推動電機多遠。例如，對于輪式機器人，良好的扭矩等于良好的加速度，但您必須確保失速扭矩足夠大以提升機器人的重量。在這種情況下，扭矩比速度更重要。

速度，或速度 (RPM)，對于電機來說可能很復雜。一般規則是電機在最高速度下運行效率最高，但如果需要齒輪傳動，則并非總是可行。添加齒輪會降低電機的效率，因此還要考慮速度和扭矩的降低。

這些是選擇電機時要考慮的基礎知識。考慮應用的目的以及它使用的電流來選擇合適的電機類型。電壓、電流、扭矩和速度等應用規格將決定哪種電機最合適，因此請務必注意其要求。