电机(俗称“马达”)是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。分为电动机(符号为M)和发电机(符号为G)。在电路中用字母M(旧标准用D)表示。它的主要作用是产生驱动转矩,作为用电器或各种机械的动力源。发电机在电路中用字母G表示。它的主要作用是利用机械能转化为电能,目前最常用的是,利用热能、水能等推动发电机转子来发电。
分类划分
1、按工作电源种类划分:可分为直流电机和交流电机。
1)直流电动机按结构及工作原理可划分:无刷直流电动机和有刷直流电动机。
有刷直流电动机可划分:永磁直流电动机和电磁直流电动机。
电磁直流电动机划分: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。
永磁直流电动机划分: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。
2)其中交流电机还可划分:单相电机和三相电机。
2、按结构和工作原理可划分:可分为直流电动机、异步电动机、同步电动机。
1)同步电机可划分:永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。
2)异步电机可划分:感应电动机和交流换向器电动机。
感应电动机可划分:三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。
交流换向器电动机可划分:单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。
3、按起动与运行方式可划分: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、按用途可划分:驱动用电动机和控制用电动机。
1)驱动用电动机可划分:电动工具(包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具)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小型机械设备(包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等)用电动机。
2)控制用电动机又划分:步进电动机和伺服电动机等。
5、按转子的结构可划分:笼型感应电动机(旧标准称为鼠笼型异步电动机)和绕线转子感应电动机(旧标准称为绕线型异步电动机)。
6、按运转速度可划分: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。
异步电动机的转子转速总是略低于旋转磁场的同步转速。
同步电动机的转子转速与负载大小无关而始终保持为同步转速。
基本结构
一、三相异步电动机的结构,由定子、转子和其它附件组成。
(一)定子(静止部分)
1、定子铁心
作用:电机磁路的一部分,并在其上放置定子绕组。
构造:定子铁心一般由0.35~0.5毫米厚表面具有绝缘层的硅钢片冲制、叠压而成,在铁心的内圆冲有均匀分布的槽,用以嵌放定子绕组。
定子铁心槽型有以下几种:
半闭口型槽:电动机的效率和功率因数较高,但绕组嵌线和绝缘都较困难。一般用于小型低压电机中。 半开口型槽:可嵌放成型绕组,一般用于大型、中型低压电机。所谓成型绕组即绕组可事先经过绝缘处理后再放入槽内。
开口型槽:用以嵌放成型绕组,绝缘方法方便,主要用在高压电机中。
2、定子绕组
作用:是电动机的电路部分,通入三相交流电,产生旋转磁场。
构造:由三个在空间互隔120°电角度、队称排列的结构完全相同绕组连接而成,这些绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内。
定子绕组的主要绝缘项目有以下三种:(保证绕组的各导电部分与铁心间的可靠绝缘以及绕组本身间的可靠绝缘)。
1)对地绝缘:定子绕组整体与定子铁心间的绝缘。
2)相间绝缘:各相定子绕组间的绝缘。
3)匝间绝缘:每相定子绕组各线匝间的绝缘。
电动机接线盒内的接线:
电动机接线盒内都有一块接线板,三相绕组的六个线头排成上下两排,并规定上排三个接线桩自左至右排列的编号为1(U1)、2(V1)、3(W1),下排三个接线桩自左至右排列的编号为6(W2)、4(U2)、5(V2),.将三相绕组接成星形接法或三角形接法。凡制造和维修时均应按这个序号排列。
3、机座
作用:固定定子铁心与前后端盖以支撑转子,并起防护、散热等作用。
构造:机座通常为铸铁件,大型异步电动机机座一般用钢板焊成,微型电动机的机座采用铸铝件。封闭式电机的机座外面有散热筋以增加散热面积,防护式电机的机座两端端盖开有通风孔,使电动机内外的空气可直接对流,以利于散热。
(二)转子(旋转部分)
1、三相异步电动机的转子铁心:
作用:作为电机磁路的一部分以及在铁心槽内放置转子绕组。
构造:所用材料与定子一样,由0.5毫米厚的硅钢片冲制、叠压而成,硅钢片外圆冲有均匀分布的孔,用来安置转子绕组。通常用定子铁心冲落后的硅钢片内圆来冲制转子铁心。一般小型异步电动机的转子铁心直接压装在转轴上,大、中型异步电动机(转子直径在300~400毫米以上)的转子铁心则借助与转子支架压在转轴上。
2、三相异步电动机的转子绕组
作用:切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流,并形成电磁转矩而使电动机旋转。
构造:分为鼠笼式转子和绕线式转子。
1)鼠笼式转子:转子绕组由插入转子槽中的多根导条和两个环行的端环组成。若去掉转子铁心,整个绕组的外形像一个鼠笼,故称笼型绕组。小型笼型电动机采用铸铝转子绕组,对于100KW以上的电动机采用铜条和铜端环焊接而成。
2)绕线式转子:绕线转子绕组与定子绕组相似,也是一个对称的三相绕组,一般接成星形,三个出线头接到转轴的三个集流环上,再通过电刷与外电路联接。
特点:结构较复杂,故绕线式电动机的应用不如鼠笼式电动机广泛。但通过集流环和电刷在转子绕组回路中串入附加电阻等元件,用以改善异步电动机的起、制动性能及调速性能,故在要求一定范围内进行平滑调速的设备,如吊车、电梯、空气压缩机等上面采用。
(三)三相异步电动机的其它附件
1、端盖:支撑作用。
2、轴承:连接转动部分与不动部分。
3、轴承端盖:保护轴承。
4、风扇:冷却电动机。
二、直流电动机采用八角形全叠片结构,不仅空间利用率高,而且当采用静止整流器供电时,能承受脉动电流和快速的负载电流变化。直流电动机一般不带串励绕组,适用于需要正、反 电动机转的自动控制技术中。根据用户需要也可以制成带串励绕组。中心高100~280mm的电动机无补偿绕组,但中心高250mm、280mm的电动机根据具体情况和需要可以制成带补偿绕组,中心高315~450mm的电动机带有补偿绕组。中心高500~710mm的电动机外形安装尺寸及技术要求均符合IEC国际标准,电机的机械尺寸公差符合ISO国际标准。
电机行业市场容量分析
随着高能效电机在汽车、农业、空调和洗衣机等领域的广泛使用,全球的电机市场得到了很大的增长。据统计,2019年全球电机市场的规模为1220亿美元。2020年全球电机市场规模达到1505亿美元,而2021至2028年复合增长率有望保持在6.4%的速度。2028年销售额达到2325亿美元。
电机是用电量最大的终端耗电设备,根据统计,电机的总用电量占全社会的64%左右,其中,工业领域的电机用电量占工业用电的80%左右。近年来,工业和信息化部与有关各方共同努力,组织实施电机能效提升计划,积极推广应用高效节能电机技术和产品,加快完善电机能效标准体系,大力开展工业节能监察,推动低效电机加快淘汰,推动我国电机能效水平显著提高。当前我国高效电机市场占有率已比2013年约提高20个百分点。
据统计,发达国家每个家庭平均拥有的电机数量是80到130台,而我国大城市家庭平均拥有的电机数量大约在20到40台之间,目前还远低于发达国家的平均水平,因此,国内的电机产业还有很大的发展空间。2021年,尽管全球疫情带来国际海运、原材料价格大幅波动,电力供应紧张等多重困难,我国电机行业以完整的供应链、庞大产能、效率与价格优势,仍展现出较强的行业韧性与活力,电机产品出口总额破200亿美元,创历年新高。
受益于各国制造业明显恢复,国际市场需求普遍增长,2021年我国电机行业出口的持续增长。据我国海关统计,2021年我国电机产品出口额约为213.9亿美元,同比增长35.8%,创近年新高;进口额约53.3亿美元,同比增长19.9%。贸易顺差约160.5亿美元,同比增长42%。
电机行业市场容量大,作为重要的驱动源,广泛应用于不同领域。我国电机企业数量较多,但是行业高端市场被国外发达国家占据,我国厂商大多集中在微电机领域,市场竞争较为激烈。目前,中国电机行业属于劳动密集型加技术密集型产业,大中型电机市场集中度较高,中小型电机市场的集中度较低,竞争激烈。电机行业内部存在较大的分化,上市企业、大型国有企业因资金充足、产能规模较大、品牌知名度较高等原因,在整个行业的发展中占据了先机,逐步扩大了市场占有率。而数量众多的中小型的、同质化的电机生产企业只能分享剩余的市场份额,在行业内形成“马太效应”,促使行业集中度有所提升,部分弱势企业被淘汰。
电机行业发展方向及前景
在一系列市场因素的影响下,我国大部分电机企业利润空间被进一步压缩。在成本高居不下,环保监管进一步加强的背景下,高效节能电机是电机产业发展的必然方向。在此前发布的《工业节能“十三五”规划》和《“十三五”节能环保产业发展规划》中明确将电机系统节能列入重点节能九大工程,更明确提出示范推广稀土永磁无铁芯电机、电动机用铸铜转子技术等高效节能电机技术和设备。
电机是重点耗能设备,2020年我国电机保有量29.5亿千瓦,具有较大的节能潜力。2021年11月,工信部、市场监管总局联合发布《电机能效提升计划(2021-2023年)》,明确提出到2023年高效节能电机产量达到1.7亿千瓦,在役高效节能电机占比达到20%以上。
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一、单相感应马达 可连续运转使用电容器式感应马达,高功率低噪音。
二、可逆式马达 具有瞬间转换正反转功能几乎不会发生转向切换不准现象。因采用平衡绕线方式并内装简易 制 动机构。能够瞬时间转换正转、反转。
三、电磁刹车马达 能短时间内刹车,在无负载时起程为2~3转内刹车,发挥安全的刹车性能。
四、调速马达 配合速度控制器可调速范围广:90~1400RPM,内部备有转速传感器,实行反馈控制,因此电源频率有变化,其规定转数决无变化。
五、三相马达 直流马达 配上变频器即可对三相马达的速度进行调节;改变通电的电压即可对直流电机的速度进行调整,实现调速功能。
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