电动机，把电能转换成机械能的一种设备。旧时俗称马达，是Motor的音译。在电路中用字母“M”(旧标准是“D”)表示。^[1]

1821年，法拉第发明了第一台电动机，是第一台使用电流将物体运动的装置，比较简陋。

1873年，比利时人格拉姆发明大功率电动机，电动机从此开始大规模用于工业生产。

19世纪30年代出现直流电机的雏形。由于直流电机自身固有的缺点（主要是换向问题，特别是高电压的情况下），到了19世纪80年代以后，交流电机得到迅速发展。

我国的电动机生产开始于1917年。

电机的概念

电机：依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。包括机械能→电能；电能→机械能；电能→电能。

基本结构：主要包括一个用以产生磁场的的定子绕组和一个旋转电枢（转子）再加上其它附件。在定子绕组旋转磁场的作用下，电枢有电流通过并受磁场的作用而转动。产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。

2.电机分类：按运动方式

静止电机：变压器

旋转电机：直流电机、交流电机（异步电机、同步电机）

直线电机：直线同步（永磁）电动机、直线异步电动机

基本系列、派生系列、特种电机、专用电机等等。

功能分类： 发电机、电动机、变压器、变流机、变频机、移相器

控制电机：用于自动控制系统中，作为控元件或进行信号传递与转换。

电动机的类型

　　按照不同的标准，电动机有很多种不同类型。电动机做功，需要具备两个最基本条件：一个是存在磁场，另外一个是磁场中有运动的电流存在。

　　1.按照工作电源：分为直流电动机和交流电动机。

根据电源的相数不同，交流电动机又分为单相电动机和三相电动机。

　　2.依据结构和工作原理：分为直流电动机、异步电动机和同步电动机。

　　（1）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。

　　（2）异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。

　　（3）直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。

电磁直流电动机又分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。

永磁直流电动机根据使用的磁性材料不同，又分为稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机等。

　　3.按照起动与运行方式单相异步电动机可以分为

电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。

　　4.按照使用场合或用途：分为驱动用电动机和控制用电动机。

　　控制用电动机又分为自整角机、步进电动机和伺服电动机等。

　　5.异步电动机按转子的结构分类 可分为笼型感应电动机(旧称鼠笼型异步电动机)和绕线转子感应电动机(旧称绕线型异步电动机)。

　　6.按照运转速度分类 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极变速电动机外，还有电磁调速电动机、直流调速电动机、PWM变频调速电动机、开关磁阻调速电动机等等。

根据电动机定子（铜线）绕组形状的不同，电机分为圆线电机和扁线电机，电机扁线化是产业的重要趋势。扁线电机定子绕组所用的导线截面形态是矩形，几根也较粗。圆线电机定子绕组则用的是多根细的圆线。^[2]

直流电动机

　　直流电动机是依靠直流电压运行的电动机。

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　　1.电磁式直流电动机 电磁式直流电动机由定子磁极、转子(俗称电枢)、换向器(俗称整流子)、电刷、机壳、轴承等构成。电刷是连接电源与转子绕组的导电部件，具备导电与耐磨两种性能。

电磁式直流电动机的定子磁极(主磁极)由铁心和励磁绕组构成。

直流电机按励磁方式分类：给励磁绕组的供电方式，即励磁方式，可分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。

　　（1）直流他励电动机：励磁绕组通过独立的励磁电源供电，励磁绕组与电枢没有电的联系。因此励磁电流不受电枢端电压或电枢电流的影响。励磁电流较恒定，起动转矩与电枢电流成正比。可以通过消弱磁场恒功率来提高转速或通过降低转子绕组的电压来使转速降低。

　　（2）直流并励电动机：励磁绕组与转子绕组相并联，励磁电流比较恒定；励磁绕组两端电压就是电枢两端电压，但是励磁绕组用细导线绕成，匝数也很多，因此具有较大的电阻，使得通过他的励磁电流较小。起动转矩与电枢电流成正比，起动电流约为额定电流的2.5倍左右。转速会随着电流及转矩的增大而略有下降，短时过载转矩为额定转矩的1.5倍。

　　（3）直流串励电动机：励磁绕组与转子绕组（电枢）之间通过电刷和换向器相串联、分压，励磁电流与电枢电流成正比，定子的磁通量随着励磁电流的增大而增大，转矩近似与电枢电流的平方成正比，转速随转矩或电流的增加而迅速下降。其起动转矩可达额定转矩的5倍以上，短时间过载转矩可达额定转矩的4倍以上，转速变化率较大，空载转速非常高(一般不允许其在空载下运行)。为了降低励磁绕组的损耗和电压降，励磁绕组的电阻越小越好，所以通常用较粗的导线绕成，匝数较少。

　　（4）复励直流电动机：定子磁极上除有并励绕组外，还装有与转子绕组串联的串励绕组(其匝数较少)。串联绕组产生磁通的方向与主绕组的磁通方向相同，起动转矩约为额定转矩的4倍左右，短时间过载转矩为额定转矩的3.5倍左右。转速可通过消弱磁场强度来调整。

　　换向器的换向片使用银铜、镉铜等合金材料，用高强度塑料模压成。

　　电刷与换向器滑动接触，为转子绕组提供电枢电流。电磁式直流电动机的电刷一般采

用金属石墨电刷或电化石墨电刷。

　　转子的铁心采用硅钢片叠压而成，一般为12槽，内嵌12组电枢绕组，各绕组间串联接后，再分别与12片换向片连接。

　　2.永磁式直流电动机

　　永磁式直流电动机由定子磁极、转子、电刷、外壳等组成。定子磁极采用永磁体，有铁氧体、铝镍钴、钕铁硼等材料制成。按照其结构形式可分为圆筒型和瓦块型等几种。转子一般采用硅钢片叠压而成，比电磁式直流电动机转子的槽数要少。小功率的多数为3槽，较高档的为5槽或7槽。漆包线绕在转子铁心的两槽之间(三槽即有三个绕组)，其各接头分别焊在换各器的金属片上。永磁电动机的电刷一般使用单性金属片或金属石墨电刷、电化石墨电刷。　　

　　3.无刷直流电动机

无刷直流电动机是采用半导体开关器件来实现电子换向的，也就是用电子开关器件代替传统的接触式换向器和电刷。具有可靠性高、无换向火花、机械噪声低等优点。

　　无刷直流电动机由永磁体转子、多极绕组定子、位置传感器等组成。位置传感按转子位置的变化，沿着一定次序对定子绕组的电流进行换流，即检测转子磁极相对定子绕组的位置，并在确定的位置处产生位置传感信号，经信号转换电路处理后去控制功率开关电路，按一定的逻辑关系进行绕组电流切换。定子绕组的工作电压由位置传感器输出控制的电子开关电路提供。

　　 无刷直流电动机所采用的位置传感器有磁敏式、光电式和电磁式三种类型。

　　（1）采用磁敏式位置传感器的无刷直流电动机，其磁敏传感器件装在定子组件上，用来检测永磁体、转子旋转时产生的磁场变化。磁敏传感器件有霍尔元件、磁敏二极管、磁敏诂极管、磁敏电阻器或专用集成电路等多种。

　　（2）采用光电式位置传感器的无刷直流电动机，在定子组件上按一定位置配置专用光电传感器件；转子上装有遮光板，光源为发光LED或者小灯泡。转子旋转时，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件将会按一定频率间歇间生脉冲信号。

　　（3）采用电磁式位置传感器的无刷直流电动机，是在定子组件上安装有电磁传感器部件，当永磁体转子位置发生变化时，电磁效应将使电磁传感器产生高频调制信号（其幅值随转子位置的变化而变化）。电磁传感器部件如耦合变压器、接近开关、LC谐振电路等。

交流异步电动机

　　交流异步电动机是依靠交流电压运行的电动机。

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　　交流电异步电动机分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为单相异步电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。

　　1.单相异步电动机 由定子、转子、轴承、机壳、端盖等构成。

　　定子由机座和带绕组的铁心组成。铁心由硅钢片冲槽叠压而成，槽内嵌装两套空间互隔一定电角度的主绕组(也称运行绕组)和辅助绕组(也称起动绕组)。主绕组直接接交流电源，辅助绕组一般串接离心开关或起动电容、运行电容等之后，再接入电源。

　　转子为笼型铸铝转子，它是将铁心叠压后用铝铸入铁心的槽中，并一起铸出端环，使转子导条短路成鼠笼型。

　　单相异步电动机又分为单相电阻起动异步电动机，单相电容起动异步电动机、单相电容运转异步电动机和单相双值电容异步电动机。

　　2.三相异步电动机

三相异步电动机的结构与单相异步电动机相似，其定子铁心槽中嵌装三相绕组，三相绕组有单层链式、单层同心式和单层交叉式三种结构。定子绕组接入三相交流电源后，产生的旋转磁场在转子导体中产生感应电流，转子在感应电流和气隙旋转磁场的相互作用下，又产生电磁转柜(即异步转柜)，使电动机旋转。因为是异步转柜，所以称为异步电动机。

　　3.罩极式电动机

罩极式电动机是单相交流电动机中最简单的一种，通常采用笼型斜槽铸铝转子。根据定子外形结构的不同，又分为凸极式和隐极式。

　　（1）凸极式：定子铁心外形为方形、矩形或圆形的磁场框架，磁极凸出，每个磁极上均有1个或多个起辅助作用的短路铜环，即罩极绕组。凸极磁极上的集中绕组作为主绕组。

　　（2）隐极式：定子铁心与普通单相电动机的铁心相同，其定子绕组采用分布绕组，主绕组分布于定子槽内，罩极绕组不用短路铜环，而是用较粗的漆包线绕成分布绕组(串联后自行短路)嵌装在定子槽中(约为总槽数的1/3)，起辅助组的作用。主绕组与罩极绕组在空间相距一定的角度。

　　当罩极电动机的主绕组通电后，罩极绕组也会产生感应电流，使定子磁极被罩极绕组罩住部分的磁通与未罩部分向被罩部分的方向旋转。

　　4.单相串励电动机

单相串励电动机的定子由凸极铁心和励磁绕组组成，转子由隐极铁心、电枢绕组、换向器及转轴等组成。励磁绕组与电枢绕组之间通过电刷和换向器形成串联回路。单相串励电动机属于交、直流两用电动机，它既可以使用交流电源工作，也可以使用直流电源工作。

交流同步电动机

　　交流同步电动机是一种恒速驱动电动机，其转子转速与电源频率保持恒定的比例关系。

　　1.永磁同步电动机

属于异步启动-永磁同步电动机。其磁场系统由一个或多个永磁体组成，通常是在用铸铝或铜条焊接而成的笼型转子的内部，按所需的极数装镶有永磁体的磁极。定子结构与异步电动机类似。当定子绕组接通电源后，电动机以异步电动机原理起动动转，加速运转至同步转速时，由转子永磁磁场和定子磁场产生的同步电磁转矩(由转子永磁磁场产生的电磁转矩与定子磁场产生的磁阻转矩合成)将转子牵入同步，电动机进入同步运行。

　　2.磁阻同步电动机

也称反应式同步电动机，是利用转子交轴和直轴磁阻不等而产生磁阻转矩的同步电动机，其定子与异步电动机的定子结构类似，只是转子结构不同。

　　磁阻同步电动机是由笼型异步电动机演变来的。为了使电动机能产生异步起动转矩，转子还设有笼型铸铝绕阻。转子上开设有与定子极数相对应的反应槽(仅有凸极部分的作用，无励磁绕组和永久磁铁)，用来产生磁阻同步转矩。

根据转子上反应槽的结构不同，可分为内反应式转子、外反应式转子和内外反应式转子。其中，外反应式转子反应槽开地转子外圆，使其直轴与交轴方向气隙不等。内反应式转子的内部开有沟槽，使交轴方向磁通受阻，磁阻加大。内外反应式转子结合以上两种转子的结构特点，直轴与交轴差别较大，使电动机的力能较大。磁阻同步电动机也分为单相电容运转式、单相电容起动式、单相双值电容式等多种类型。

　3.磁滞同步电动机

磁滞同步电动机是利用磁滞材料产生磁滞转矩而工作的同步电动机。它分为内转子式磁滞同步电动机、外转子式磁滞同步电动机和单相罩极式磁滞同步电动机。

　　内转子式磁滞同步电动机的转子结构为隐极式，外观为光滑的圆柱体，转子上无绕组，但铁心外圆上有用磁滞材料制成的环状有效层。定子绕组接通电源后，产生的旋转磁场使磁滞转子产生异步转矩而起动旋转，随后自行牵入同步运转状态。在电动机异步运行时，定子旋转磁场以转差频率反复地磁化转子;在同步运行时，转子上的磁滞材料被磁化而出现了永磁磁极，从而产生同步转矩。