选择合适的电动机

电动马达使不同类型的运动成为可能:快速、精确、连续、有无换挡等。所有这些应用都需要自己的电机技术。

1. 首先，你必须在两者之间做出选择三大类电动机:
   • 这个交流异步电动机（单相或三相）
   • 这个同步电动机：直流电机（直流）、无刷电机等。
   • 这个步进电机

2. 为了在这三组中进行选择，有必要确定申请类别要求，因为这将影响您的选择：
   • 如果你想让你的电机连续运行和很少的齿轮变化，你应该选择一个异步电机。
   • 对于动态应用，同步电机是必不可少的。
   • 最后，如果你需要精确的定位，你应该选择步进电机。

3. 根据你需要的动作，你还需要确定技术规格和的大小马达:
   • 为确定技术规格，有必要确定电机的功率、扭矩和转速。
   • 为了确定大小，你必须知道多少空间电机将占用和它是如何安装(即它将如何固定在系统)。

4. 在选择电机的尺寸和坚固性时也必须考虑到工业环境电机将在以下条件下运行：
   • 有适用于各种环境(爆炸、潮湿、腐蚀、高温等)的格式。
   • 为严酷的环境下有带加固、防水、防震或防尘外壳的电机。

5. 最后,近几年来,，能源效率已成为选择电机时需要考虑的重要因素：
   • 使用较少能量的电动机将具有较高的效率低能量的影响,这将降低能源成本．

这两种类型的电机构造不同：

• 最根本的区别是电源：交流电(单相或三相)和直流电(直流)，例如电池。
• 速度另一个区别是，直流电机的速度是通过改变电机中的电流来控制的，而交流电机的速度是通过改变频率来控制的，通常是通过变频器。

1.交流电动机:

交流电机在行业中最受欢迎，因为它们有以下几个优势:

• 它们建造起来很简单
• 由于较低的启动消耗，它们更经济
• 它们也更坚固，因此通常寿命更长
• 它们几乎不需要维护

由于它们的运行方式，包括转子旋转和电流频率之间的同步，交流电机的速度保持不变。它们特别适合需要连续运动和很少换档的应用。因此，这种类型的电机完全适用于泵,输送机和粉丝．

如果与变速一起使用，它们也可以集成到不需要高精度的系统中。

另一方面，速度控制功能使其比其他电机更昂贵。

有两种类型的交流电机：单相和三相．

• 单相电机其特点是：
  • 电功率(单位为kW)，它将决定转矩
  • 极数，这将给出旋转速度
  • 连接方式：法兰（B14、B5）或支架（B3）
  • 效率
  • 因为他们的力量不那么强大，所以不那么工业化
  • 他们可以在家庭电网上使用吗．
• 三相电动机其特点是：
  • 一种结构，它允许传输比单相电压电机大得多的电力
  • 它们在工业环境中的使用（约80%）
  • 它们的使用用于需要高电力的基础设施和设备

2.直流电动机:

直流电机在工业环境中也非常常见，因为它们具有显著的优势，这取决于其格式（参见无刷电机问题）：

• 它们准确快速
• 它们的速度可以通过改变电源电压来控制
• 它们很容易安装，即使是在移动(电池供电)系统中
• 起动扭矩高
• 启动、停止、加速和倒车都做得很快

它们非常适合动态应用要求高精度特别是在速度方面，比如电梯,或者就位置而言，比如机器人或机床．

对于需要高功率(例如10,000 kW)的应用来说，它们也很有优势。

然而，与交流电机相比，它们的结构有一定的缺点:

• 它们不太常见，因为它们不太适合需要高功率的应用
• 它们由许多磨损的零件组成，更换起来很昂贵

3.今天的市场趋势是什么?

• 有刷直流电动机在工业应用中的使用越来越少。为了降低功率，使用交流电机，因为它们在同等用途下几乎不需要维护。
• 由于直流电机的部件过于昂贵而无法更换，一些制造商选择集成电气控制器的交流电机。
  >交流电动机和交流电动机的组合变频器已成为大多数需要速度变化的应用程序的经济高效的解决方案。

两种最常见的直流电机是有刷电机和无刷电机。

1.有刷电机

刷式电机是最简单和最常用的电机，尤其适用于基本工业设备和低预算应用程序。

• 有刷电机具有某些优点：
• 它们很容易控制
• 低转速时的扭矩非常好
• 他们是便宜的

根据您的预期用途，有四种类型的有刷电机。

• 连环伤:
  • 在这种类型的电机中，定子与转子串联，通过改变电源电压来控制转速。
  • 但是，这种类型的速度控制相当差：发动机扭矩一增加，速度就会下降。
  • 这种类型的发动机适用于需要高启动扭矩的应用，如汽车或起重机。
• 并联的:
  • 在这种类型的电机中，定子与转子并联，这样可以在电机电流增加时在不降低转速的情况下获得更高的转矩。
  • 这种类型的电机适用于恒速应用，如真空吸尘器或输送机。
• 复合伤:
  • 这种类型的电机结合了串绕电机和并联电机的结构。
  • 因此，它提供了高起动扭矩和更高的转速变化。
  • 这种类型的电机适用于旋转压力机、电梯、行李传送带、离心泵和压缩机。
• 永磁体:
  • 这种类型的电机包含一个永久磁铁，使低扭矩。
  • 这对于像机器人或伺服系统这样需要精确控制的应用是有用的。

但是，所有有刷电机都有明显的缺点：

• 它们的效率低于无刷电机（75-80%，无刷电机为85-90%）。
• 它们的使用寿命很短，因为刷子由于经常摩擦，随着时间的推移磨损得更快（根据使用频率、功率、速度、振动等，工作时间在1000到10000小时之间）
• 电刷和集电极的电弧会产生电磁噪声，从而引起火灾。
• 同样，由于摩擦产生火花的风险，在爆炸性环境中使用此类电机也是不可取的。
• 由于电刷加热，速度通常受到限制。
• 石墨制成的刷子会产生灰尘，会损坏其他设备，如光学设备。
• 它们需要润滑，这使得它们不可能在真空吸尘器中使用。

2.无刷电机

无刷电机弥补了有刷电机的一些弱点，例如存在电刷。但这些电机还有其他优点：

• 它们可以在更高的速度下运行（高达100000 rpm，而有刷电机的转速为20000 rpm）。
• 它们的使用寿命更长（超过10000小时的运行时间）
• 它们更可靠，效率更高。
• 除轴承外，没有任何易损件，这减少了维护操作。

事实上，这些电机能够运行在非常高的速度，使他们特别适合于磨床、风扇或锯子．

无刷电机系统地配备了编码器，传感器，允许电子开关和确定转子位置。因此，这些电机是完美的伺服电动机精密应用。

但是，它们有一些缺点：

• 由于需要集成专用的开关设备(控制器)，因此初始成本较高。
• 在驱动应用中，它们通常还需要齿轮减速器。

这是拉丝发动机的终结吗?根据机遇号的说法不是这样的

看起来，在刷电机和无刷电机的比赛中，刷电机会输，除了回到壁橱里别无选择。然而，情况并非如此，因为刷式电机在工业甚至太空中仍然很流行。马克森这家瑞士电机制造商一直在不断开发刷式电机的新技术，他们的刷式电机装备在美国宇航局2003年发射到火星的“机遇号”探测器上。

抓住机会34直流拉丝电机onbord能够在温度变化大的极端条件下成功运行。NASA的选择很简单：得益于刷式电机控制的简单性，因此能够从一个控制器控制所有34个电机。无刷电机需要每个电机一个控制器，存在风险成本和复杂程度。

A.步进电机将电脉冲转换成角运动。它对需要开环位置控制的应用是有用的。

有三类步进电机：

• 可变磁阻电机：与永磁电机相比，这种电机具有相同的电气特性，功率较小，但速度较快。
• 永磁电机：这是一种低成本、低分辨率的电机
  平均(高达100步/转)。
• 混合动力汽车:这种类型的电机结合了前两种类型的技术，但更复杂
  昂贵的它具有更好的扭矩和更高的速度优势。它的分辨率为100到400步/转。

永磁和混合电机是最常用的电机，因为它们有一定的优势:

• 它们是准确的
• 他们是便宜的
• 他们是坚固的
• 结构简单
• 起动和低速时扭矩较高

然而，它们也有一些缺点:

• 转速和扭矩相对较低
• 随着速度的增加，扭矩急剧减小
• 它们产生的振动会产生共振问题
• 有过热的危险

选择步进电机时，重要的是要考虑：

• 扭矩和负载
• 步骤数
• 电机的尺寸（重量、安装法兰等）。
• 费用

制造商越来越多地考虑这个问题属于能源效率．更绿色、更环保的经济是2015年联合国气候变化大会的目标之一，许多国家都致力于实现这一目标。但最重要的是，为了限制消费和节省开支，该行业近年来一直在购买更节能的设备。根据欧盟委员会的一项研究，汽车占欧洲工业能耗的65%．因此，对汽车采取行动是减少二氧化碳排放的重要一步。委员会甚至预测有可能改善欧洲制造的发动机的能源效率20%至30%2020．这个结果是大气中的二氧化碳减少6300万吨，节约1350亿千瓦时。

如果你还想集成节能电机，并在为地球做出贡献的同时节省开支，你首先需要看看能源效率标准适用于发动机你的国家或地理区域.但请注意，这些标准不适用于所有电机，仅适用于异步交流电动机．

国际标准

• 国际电工委员会（IEC）已为市场上的电动机定义了能效等级，称为IE规范，国际IEC标准对其进行了总结
• IEC确定了四个级别的能源效率，定义了电机的能源性能：
  • IE1指标准效率
  • IE2指高效率
  • IE3指的是优质效率
  • 它的，仍在研究中，承诺超级优质的效率
• IEC还实施了IEC 60034-2-1:2014标准测试电动机. 许多国家使用国家测试标准，同时也参考国际IEC 60034-2-1标准。

在欧洲

欧盟已经通过了几项旨在降低电机能耗的指令，包括制造商有义务将节能电机投放市场：

• 因此，自2011年以来，IE2级已被强制用于所有电机
• 自2015年1月起，对于功率为7.5 - 375kw的电机，IE3级是强制性的(如果这些电机有变频器，则IE2级是强制性的)。
• 自2017年1月以来，对于功率为0.75至375 kW的电机，IE3级是强制性的（如果这些电机具有变频器，则为IE2级）

在美国

在美国，由美国协会定义的标准内马（国家电气制造商协会）生效。自2007年以来，所需的最低水平被设定为IE2。
同样的分类适用于澳大利亚和新西兰．

亚洲

在里面中国韩国人欧洲议会议员自2002年（GB 18693）起，中小型三相异步电动机已采用（最低能量性能标准）标准。2012年，MEPS标准与IEC标准进行了协调，从IE1到IE2，现在到IE3。

日本已将其国家法规与IEC效率等级相协调，并将IE2和IE3电机纳入其2014年的一流项目。1999年推出的“领跑者计划”迫使日本制造商不断在市场上提供比前几代产品更节能的新车型，从而推动了模仿和能源创新。

印度自2009年起就有了相对效率标签，自2012年起就有了IE2级的国家标准。