嵌入式---电机分类

一、按电流类型分类（最基础分类）

1. 直流电机（DC Motor）

工作原理 ：通过换向器（有刷）或电子换向（无刷）将直流电源转换为交变磁场，驱动转子旋转。
核心特点：转速调节范围宽，启动扭矩大，结构分有刷和无刷。

• 子类及实例 ：
  • 有刷直流电机 （电磁励磁/永磁励磁）：
    • 串励电机（励磁绕组与电枢串联）：吸尘器、电动工具（如电钻），启动扭矩极强。
    • 并励电机（励磁绕组与电枢并联）：机床主轴电机，转速稳定。
    • 永磁直流电机：玩具车电机、小型风扇（省去励磁绕组，结构简单）。
  • 无刷直流电机（BLDC） ：
    • 用霍尔传感器或反电动势检测实现电子换向，典型如无人机电机、冰箱压缩机（效率高、寿命长）。
      

2. 交流电机（AC Motor）

工作原理 ：利用定子绕组产生的旋转磁场与转子感应电流或永磁体相互作用驱动。
核心特点：无需换向器，结构简单，分同步与异步两大类。

• 子类及实例 ：
  • 同步电机（转速与电源频率同步，n=60f/p） ：
    • 电励磁同步电机：发电厂发电机（大型汽轮机、水轮机驱动，转子有励磁绕组）。
    • 永磁同步电机（PMSM）：电动汽车驱动电机（如特斯拉电机，转子嵌永磁体，效率超95%）、空调变频压缩机。
  • 异步电机（感应电机，转子转速略低于同步速，靠转差率工作） ：
    • 三相异步电机：工业驱动主力，如风机、水泵、传送带电机（结构简单、成本低）。
    • 单相异步电机：家用设备，如洗衣机（电容分相式）、电风扇（罩极式，结构极简但效率低）。

二、按工作原理与结构分类（技术核心分类）

1. 电磁感应式电机

• 核心特征：转子无独立电源，靠定子磁场感应电流。
• 代表：上述异步电机（如三相感应电机，占工业电机70%以上）。

2. 永磁式电机

• 核心特征：转子采用永磁材料（如钕铁硼），无需励磁电流。
• 代表 ：
  • 无刷直流电机（BLDC，方波控制）与永磁同步电机（PMSM，正弦波控制，精度更高），广泛用于高精度场景（如机器人、无人机）。

3. 步进电机（Stepper Motor）

• 工作原理：定子绕组按脉冲信号依次励磁，转子按固定步距角（如1.8°）转动，开环控制即可精准定位。
• 实例 ：3D打印机、数控机床、打印机喷头驱动（无需反馈传感器）。
  

4. 伺服电机（Servo Motor）

• 核心特征：闭环控制，实时反馈转速/位置，精度极高。
• 分类 ：
  • 直流伺服电机：传统模拟伺服系统，如早期工业机械臂。
  • 交流伺服电机（多为永磁同步式） ：现代主流，如ABB机器人电机（配合编码器实现±0.1°精度）。
    

5. 开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor, SRM）

• 工作原理：定子、转子均为凸极结构，靠磁阻最小原理吸引转动，结构极简单（无绕组转子）。
• 实例：电动车辅助驱动、洗衣机电机（耐冲击，适合频繁启停）。

6. 直线电机（Linear Motor）

• 核心特征：直接产生直线运动，省去机械传动（如丝杠）。
• 分类 ：
  • 直线感应电机（LIM）：高铁磁悬浮列车牵引电机（如上海磁浮线）。
  • 直线永磁同步电机（LPMSM）：精密机床直线轴、半导体光刻机（定位精度达微米级）。

三、按用途与场景分类（工程应用导向）

1. 动力电机（大功率驱动）

• 如工业三相异步电机（驱动风机、泵类）、电动汽车驱动电机（永磁同步为主）、风力发电机（多为电励磁同步或永磁直驱）。

2. 控制电机（高精度运动）

• 步进电机、伺服电机、旋转变压器（角度传感器，配合伺服系统），用于机器人、航空航天（如导弹舵机）。

3. 微特电机（小功率、特殊场景）

• 微型电机：直径＜100mm，如硬盘主轴电机（无刷直流，转速达10000rpm）、手机振动马达（偏心轮式或线性谐振式）。
• 特种电机 ：
  • 超声波电机（利用压电陶瓷高频振动驱动，静音、高扭矩，如相机镜头对焦马达）。
  • 轴向磁通电机（扁平结构，如轮毂电机，用于电动车轮边驱动）。
  • 罩极电机（单相异步，结构最简单，如电暖器风扇）。

四、按励磁方式分类（直流/同步电机细分）

1. 电磁励磁

• 转子或定子通过绕组通电产生磁场，如直流电机的串/并励绕组、同步电机的转子励磁绕组（需外接直流电源）。

2. 永磁励磁

• 利用永磁体替代励磁绕组，如永磁直流电机、永磁同步电机（省去励磁损耗，效率提升5%-10%）。

3. 自励磁

• 如异步电机定子磁场由电网直接供电，转子无需独立励磁。

五、其他重要分类维度

1. 相数：单相（家用）、三相（工业）、多相（特殊场合）。
2. 转子结构 ：
   • 笼型（异步电机，铝条短路环，成本低） vs 绕线式（异步电机，转子可外接电阻调速，如起重机电机）。
3. 冷却方式：风冷（普通电机）、水冷（高功率电机，如电动车电机）、油冷。
4. 防护等级：IP54（防尘防溅水，普通环境）、IP68（水下电机，如潜水器推进器）。

典型电机对比表

类型	转速特性	控制难度	效率	典型应用场景
三相异步	恒速（转差率小）	简单	80%-90%	风机、水泵、传送带
永磁同步	精准同步	复杂	95%+	电动车、伺服系统
步进电机	步进定位	中等	70%-80%	3D打印、数控机床
无刷直流	宽范围调速	中等	90%+	无人机、家电
开关磁阻	高启停频率	复杂	85%+	电动车、洗衣机