电机的分类及选型
电机是传动以及控制系统中的重要组成部分，随着现代科学技术的发展，电机在实际应用中的重点已经开始从过去简单的传动向复杂的控制转移;尤其是对电机的速度、位置、转矩的精确控制。但电机根据不同的应用会有不同的设计和驱动方式，咋看下好像选型非常复杂，因此为了人们根据旋转电机的用途，进行了基本的分类。下面我们将逐步介绍电机中最有代表性、最常用、最基本的电机——控制电机和功率电机以及信号电机。
控制电机
控制电机主要是应用在精确的转速、位置控制上，在控制系统中作为“执行机构”。可分成伺服电机、步进电机、力矩电机、开关磁阻电机、直流无刷电机等几类。
1. 伺服电机
伺服电机广泛应用于各种控制系统中，能将输入的电压信号转换为电机轴上的机械输出量，拖动被控制元件，从而达到控制目的。一般地，伺服电机要求电机的转速要受所加电压信号的控制;转速能够随着所加电压信号的变化而连续变化;转矩能通过控制器输出的电流进行控制;电机的反映要快、体积要小、控制功率要小。伺服电机主要应用在各种运动控制系统中，尤其是随动系统。
伺服电机有直流和交流之分，最早的伺服电机是一般的直流电机，在控制精度不高的情况下，才采用一般的直流电机做伺服电机。当前随着永磁同步电机技术的飞速发展，绝大部分的伺服电机是指交流永磁同步伺服电机或者直流无刷电机。
2. 步进电机
所谓步进电机就是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构;更通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。我们可以通过控制脉冲的个数来控制电机的角位移量，从而达到精确定位的目的;同时还可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。目前，比较常用的步进电机包括反应式步进电机(VR)、永磁式步进电机(PM)、混合式步进电机(HB)和单相式步进电机等。
步进电机和普通电机的区别主要就在于其脉冲驱动的形式，正是这个特点，步进电机可以和现代的数字控制技术相结合。但步进电机在控制精度、速度变化范围、低速性能方面都不如传统闭环控制的直流伺服电机;所以主要应用在精度要求不是特别高的场合。由于步进电机具有结构简单、可靠性高和成本低的特点，所以步进电机广泛应用在生产实践的各个领域;尤其是在数控机床制造领域，由于步进电机不需要A/D转换，能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移，所以一直被认为是最理想的数控机床执行元件。
除了在数控机床上的应用，步进电机也可以用在其他的机械上，比如作为自动送料机中的马达，作为通用的软盘驱动器的马达，也可以应用在打印机和绘图仪中。
此外，步进电机也存在许多缺陷;由于步进电机存在空载启动频率，所以步进电机可以低速正常运转，但若高于一定速度时就无法启动，并伴有尖锐的啸叫声;不同厂家的细分驱动器精度可能差别很大，细分数越大精度越难控制;并且，步进电机低速转动时有较大的振动和噪声。
3. 力矩电机
所谓的力矩电机是一种扁平型多极永磁直流电机。其电枢有较多的槽数、换向片数和串联导体数，以降低转矩脉动和转速脉动。力矩电机有直流力矩电机和交流力矩电机两种。
其中，直流力矩电机的自感电抗很小，所以响应性很好;其输出力矩与输入电流成正比，与转子的速度和位置无关;它可以在接近堵转状态下直接和负载连接低速运行而不用齿轮减速，所以在负载的轴上能产生很高的力矩对惯性比，并能消除由于使用减速齿轮而产生的系统误差。
交流力矩电机又可以分为同步和异步两种，目前常用的是鼠笼型异步力矩电机，它具有低转速和大力矩的特点。一般地，在纺织工业中经常使用交流力矩电机，其工作原理和结构和单相异步电机的相同，但是由于鼠笼型转子的电阻较大，所以其机械特性较软。
4. 开关磁阻电机
开关磁阻电机是一种新型调速电机，结构极其简单且坚固，成本低，调速性能优异，是传统控制电机强有力竞争者，具有强大的市场潜力。 但目前也存在转矩脉动、运行噪声和振动大等问题，需要一定时间去优化改良以适应实际的市场应用。
5. 无刷直流电机
无刷直流电机(BLDCM)是在有刷直流电机的基础上发展来的，但它的驱动电流是不折不扣的交流;无刷直流电机又可以分为无刷速率电机和无刷力矩电机。一般地，无刷电机的驱动电流有两种，一种是梯形波(一般是“方波”)，另一种是正弦波。有时候把前一种叫直流无刷电机，后一种叫交流伺服电机，确切地讲也是交流伺服电机的一种。
无刷直流电机为了减少转动惯量，通常采用“细长”的结构。无刷直流电机在重量和体积上要比有刷直流电机小的多，相应的转动惯量可以减少40%—50%左右。由于永磁材料的加工问题，致使无刷直流电机一般的容量都在100kW以下。
这种电机的机械特性和调节特性的线性度好，调速范围广，寿命长，维护方便噪声小，不存在因电刷而引起的一系列问题，所以这种电机在控制系统中有很大的应用潜力
电动机类型的选择方法
在变频调速系统中，根据生产机械特性和安装现场的具体要求，选择拖动生产机械的电动机是系统安全、经济、可靠和合理运行的重要保障。
衡量电动机的选择合理与否，要看选择电动机时是否遵循了以下基本原则。
第一，电动机能够完全满足生产机械在机械特性方面的要求，如所需要的工作速度、调速指标、加速度以及启动、制动时间等。
第二，电动机在工作过程中，其功率能被充分利用，即温升应达到标准规定的数值。
第三，电动机的结构形式应适应周围环境的条件，如防止外界灰尘、水滴等物质进入电动机内部；
防止绕组绝缘受到有害气体的侵蚀；在有爆炸危险的环境中应把电动机的导电部位和有火花的部位封闭起来，不使它们影响外部等。
遵循以上基本原则，不仅要根据用途和使用状况合理选择电动机结构形式、安装方式和连接方式。
还要根据温升情况和使用环境选择合适的通风方式和防护等级等，而且更重要的是根据驱动负载所需功率选择电动机的容量。
同时还要考虑变频器性能对电动机输出功率的影响。
其中最主要的是电动机额定功率的选择。
选择电动机种类时，在考虑电动机性能必须满足生产机械的要求下，优先选用结构简单、价格便宜、运行可靠、维修方便的电动机。
在这方面，交流电动机优于直流电动机，笼型电动机优于绕线转子电动机，异步电动机优于同步电动机。
1、三相笼型异步电动机。
三相笼型异步电动机的电源采用的是应用最普遍的动力电源——三相交流电源。
这种电动机的优点是结构简单、价格便宜、运行可靠、维修方便。缺点是启动和调速性能差。
因此，在不要求调速和启动性能要求不高的场合，如各种机床、水泵、通风机等生产机械上应优先选用三相笼型异步电动机；对要求大启动转矩的生产机械，如某些纺织机械、空气压缩机、皮带传送机等，可选用具有高启动转矩的三相笼型异步电动机，如斜槽式、深槽式或双笼式异步电动机等；对需要有级调速的生产机械，如某些机床和电梯等，可选用多速笼型异步电动机。
目前，随着变频调速技术发展，三相笼型异步电动机越来越多地应用在要求无级调速的生产机械上。
2、三相绕线转子异步电动机。
在启动、制动比较频繁，启动、制动转矩较大，而且有一定调速要求的生产机械上，如桥式起重机、矿井提升机等，可以优先选用三相绕线转子异步电动机。绕线辖子电动机一般采用转子串接电阻(或电抗器)的方法实现启动和调速，调速范围有限，使用晶闸管串级调速，扩展了绕线转子异步电动机的应用范围，如水泵、风机的节能调速。
3、三相同步电动机。
在要求大功率、恒转速和改善功率因数的场合，如大功率水泵、压缩机、通风机等生产机械上应选用三相同步电动机。
4、直流电动机。
由于直流电动机的启动性能好，可以实现无级平滑调速，且调速范围广、精度高，所以，对于要求在大范围内平滑调速和需要准确的位置控制的生产机械，如高精度的数控机床、龙门刨床、可逆轧钢机、造纸机、矿井卷扬机等，可使用他励或并励直流电动机；对于要求启动转矩大、机械特性较软的生产机械，如电车、重型起重机等，则选用串励直流电动机。
近年来，在大功率的生产机械上，广泛采用晶闸管励磁的直流发电机一电动机组或晶闸管一直流电动机组。
二、电动机额定功率的选择
正确合理地选择电动机的功率是很重要的。
如果电动机的功率选得很小，电动机将过载运行，使温度超过允许值，会缩短电动机的使用寿命甚至烧坏电动机；如果选得过大，虽然能保证设备正常工作，但由于电动机不在满载下运行，其用电效率和功率因数较低，电动机的容量得不到充分利用，造成电力浪费。此外，设备投资大，运行费用高，很不经济。
电动机的工作方式有以下三种：连续工作制(或长期工作制)、短期工作制和周期性断续工作制。
在三种工作方式下电动机额定功率的选择方法。
1、连续工作制电动机额定功率的选择
这种工作方式下，电动机连续工作时间很长，可使其温升达到规定的稳定值，如通风机、泵等机械的拖动运转就属于这类I作制。连续工作制电动机的负载可分为恒定负载和变化负载两类。
①恒定负载下电动机额定功率的选择。
在工业生产中，相当多的生产机械是在长期恒定的或变化很小的负载下运转，为这一类机械选择电动机的功率比较简单，只要电动机的额定功率等于或略大于生产机械所需要的功率即可。若负载功率为PL，电动机的额定功率为PN，则应满足下式：
PN≥PL电机制造厂生产的电动机一般都是按照恒定负载连续运转设计的，并进行形式试验和出厂试验，完全可以保证电动机在额定功率工作时，电动机的温升不会超过允许值。
通常电动机的容量是按周围环境温度为40℃而稳定的。
绝缘材料最高允许温度与40℃的差值称为允许温升。
应指出，我国幅员辽阔，地域之间温差较大，就是在同一地区，一年四季的气温变化也较大，因此，电动机运行时周围环境的温度不可能正好是40℃，一般是小于40℃。为了充分利用电动机，可以对电动机的容量进行修正。
②变化负载下电动机额定功率的选择。
在变化负载下使用的电动机，一般是为恒定负载工作而设计的。
因此，这种电动机在变化负载下使用时，必须进行发热校验。所谓发热校验，就是看电动机在整个运行过程中所达到的最高温升是否接近并低于允许温升，因为只有这样，电动机的绝缘材料才能充分利用而又不致过热。
某周期性变化负载的生产机械负载记录图，当电动机拖动这一机械工作时，因为输出功率周期性改变，故其温升也必然做周期性的波动。
在工作周期不大的情况下，此波动的过程也不大。
波动的最大值将低于相应于最小负载的温开。在这种情况下，如按最大负载选择电动机功率，电动机将又有超过允许温升的危险。因此，电动机功率可以在最大负载和最小负载之间适当选择，以使电动机得到充分利用，而又不致过载。
2．短期工作制电动机额定功率的选择
在这种工作方式下，电动机的工作时间较短，在运行期间温度未升到规定的稳定值，而在停止运转期间，温度则可能降到周围环境的温度值。如吊桥、水闸、车床的夹紧装置的拖动。
为了满足某些生产机械的短期工作需要，电机生产厂家专门制造了一些具有较大过载能力的短期工作制电动机，其标准工作时间有15min、30min、60min、90min四种。因此，若电动机的实际工作时间符合标准工作时间时，(https://www.dgzj.com/ 电工之家)选择电动机的额定功率PN只要不小于负载功率PL即可，即满足PN≥PN。
3．周期性断续工作制电动机额定功率的选择这种工作方式的电动机的工作与停止交替进行。在工作期间，温度未升到稳定值，而在停止期间，温度也来不及降到周围温度值，如很多超重设备以及某些金属切削机床的拖动运转即属此类。
电机制造厂专门设计生产的周期性断续工作制的交流电动机有YZR和YZ系列。标准负载持续率FC(负载工作时间与整个周期之比称为负载持续率)有15%、25%、40010和60%四种，一个周期的时间规定不大于lOmin。
周期性断续工作制电动机功率的选择方法和连续工作制变化负载下的功率选择类似，在此不再叙述。但需指出的是，当负载持续率FC不大于loo/o时，按短期工作制选择；当负载持续率FC不小于70%时，可按长期工作制选择。
4．变频器性能对电动机输出功率的影响通用的标准电动机用于变频调速时，由于变频器的性能会降低电动机的输出功率，最后还需要适当增大电动机的功率留做余量。主要从以下两个方面影响电动机的输出功率。
(1)变频器输出谐波的影响。通用PWM型变频器供给异步电动机的是脉动电流，而不是正弦交流电流，此脉动电流在定子绕组中不可避免地产坐高次谐波，电动机空载MAX147BEAP运行时的功率因数和效率将会更低，负载运行时的铁损也会有所增加，导致输出转矩减小。
额定负载下电动机的电流增加约8%，温升增高20%左右。这对于长时间工作在满载或接近满载状态下的电动机而言是不可忽视的问题。
可从两方面解决：一是选用输出端配置滤波器的变频器，以减小变频器输出谐波的影响；二是适当加大电动机容量，可做增大电动机额定容量的5%来考虑，以防温升过高，影响电动机的使用寿命。
(2)超过额定转速的影响。目前变频器的频率变化范围一般是0~120Hz，而我国的标准异步电动机额定工作频率为50Hz，当负载要求的最高转速超过同步转速不多时，可适当增大电动机的容量或选择服务系数大于1.0的电动机，以增加电动机输出功率，保证超额转速下的输出转矩。但由于电动机轴承机械强度和发热等因素的限制，电动机最高转速不能大于同步转速的5U/o~10%。
5．确定所选通用标准电动机的额定功率以初步预选的电动机功率为基础，再综合考虑变频器性能对电动机输出功率的影响，最后确定所选通用标准电动机的额定功率。
三、电动机额定电压的选择
电动机额定电压与现场供电电网电压等级相符。
否则，若选择电动机的额定电压低于供电电源电压时，电动机将由于电流过大而被烧毁；若选择的额定电压高于供电电源电压时，电动机有可能因电压过低不能启动，或虽能启动，但因电流过大而减小其使用寿命甚至被烧毁。
中小型交流电动机的额定电压一般为380V，大型交流电动机的额定电压一般为3kV、6kV等。
直流电动机的额定电压一般为110V、220V、440V等，最常用的直流电压等级为220V。电工技术之家
直流电动机一般是由车间交流供电电压经整流器整流后的直流电压供电。选择电动机的额定电压时要与供电电网的交沆电压及不同形式的整流电路相配合，当交流电压为380V时，若采用晶闸管整流装置直接供电，电动机的额定电压应选用440V(配合三相桥式整流电路)或160V(配合单相整流电路)，电动机采用改进的23型。
四、电动机额定转速的选择
电动机额定转速选择行合理与否，将直接影响到电动机的价格、能量损耗及生产机械的生产率等各项技术和经济指标。
额定功率相同的电动机，转速高的电动机的尺寸小，因而体积小，质量轻，价格低，所以选用高额定转速的电动机比较经济，但由于生产机械的工作速度一定且较低(30~900r/min)，因此，电动机转速越高，传动机构的传动比越大，传动机构越复杂。
所以，选择电动机的额定转速时必须全面考虑，在电动机性能满足生产机械要求的前提下，力求电能损耗少，设备投资少，维护费用少。通常，电动机的额定转速选在750~1500r/min比较合适。
五、电动机形式的选择
电动机按其工作方式不同可分为连续工作制、短期工作制和周期性断续工作三种。原则上，电动机与生产机械的工作方式应该一致，但可选用连续工作制的电动机来代替。
电动机按其安装方式不同可分为卧式和立式两种。由于立式电动机的价格较贵，所以一般情况下应选用卧式电动机。只有当需要简化传动装置时，如深井水泵和钻床等，才使用立式电动机。
电动机按轴伸个数分为单轴和双轴两种。一般情况下，选用单轴伸电动机；特殊情况下才选双轴伸电动机。如需要一边安装测速发电机，另一边需要拖动生产机械时，则必须选用双轴伸电动机。
电动机按防护形式分为开启武、防护式、封闭式和防爆式四种。为防止周围的媒介质对电动机的损坏以及因电动机本身故障而引起的危害，电动机必须根据不同环境选择适当的防护形式。开启式电动机价格便宜，散热好，但灰尘、铁屑、水滴及油垢等容易进入其内部，影响电动机的正常工作和寿命。
因此，只可在干燥、清洁的环境中使用。防护式电动机的通风孔在机壳的下部，通风条件较好，并能防止水滴、铁屑等杂物落人电动机内部，但不能防止潮气和灰尘侵入。
因此，只能用于比较干燥、灰尘不多、无腐蚀性气体和爆炸性气体的环境。封闭式电动机分为自扇冷式、他扇冷式和密闭式三种。
前两种用于潮湿、尘土多、有腐蚀性气体、易引起火灾和易受风雨侵蚀的环境中，如纺织厂、水泥厂等。
密闭式电动机则用于浸入水中的机械，如潜水泵电动机。防爆式电动机在易燃、易爆气体的危险环境中选用，如煤气站、油库及矿井等场所。
综合以上分析可见，选择电动机时，应从额定功率、额定电压、额定转速、种类和形式几方面综合考虑，做到既经济又合理。
附2，如何正确选择电动机？
三相异步电动机选用原则实现电能与机械能相互转换的电工设备总称为电机。
电机是利用电磁感应原理实现电能与机械能的相互转换。电动机的种类、功能、型号琳琅满目，如何在这瀚海的电机中，找到适合你的那一个呢？
如何选择适合的电机
正确选择电动机，功率、种类、型式是极为重要的。选择电动机时，应根据负载和使用环境的实际情况进行选择，选择时应注意电动机的功率应尽可能与负载相匹配，既不宜“大”，更不宜“小马拉大车”。
1、功率的选择
电动机的功率根据负载的情况选择合适的功率，选大了虽然能保证正常运行，但是不经济，电动机的效率和功率因数都不高；选小了就不能保证电动机和生产机械的正常运行，不能充分发挥生产机械的效能，并使电动机由于过载而过早地损坏。
(1)连续运行电动机功率的选择：
对连续运行的电动机，先算出生产机械的功率，所选电动机的额定功率等于或稍大于生产机械的功率即可。
(2)短时运行电动机功率的选择：
如果没有合适的专为短时运行设计的电动机，可选用连续运行的电动机。由于发热惯性，在短时运行时可以容许过载。工作时间愈短，则过载可以愈大。但电动机的过载是受到限制的。通常是根据过载系数l来选择短时运行电动机的功率。电动机的额定功率可以是生产机械所要求的功率的1/l。
2、电动机种类和型式的选择
(1)种类的选择：
选择电动机的种类是从交流或直流、机械特性、调速与起动性能、维护及价格等方面来考虑的
①交、直流电动机的选择
如没有特殊要求，一般都应采用交流电动机。
②鼠笼式与绕线式的选择
三相鼠笼式异步电动机结构简单，坚固耐用，工作可靠，价格低廉，维护方便，但调速困难，功率因数较低，起动性能较差。因此在要求机械特性较硬而无特殊调速要求的一般生产机械的拖动应尽可能采用鼠笼式电动机。
因此只有在不方便采用鼠笼式异步电动机时才采用绕线式电动机。
(2)结构型式的选择：
电动机常制成以下几种结构型式：
①开启式，在构造上无特殊防护装置，用于干燥无灰尘的场所。通风非常良好。
②防护式，在机壳或端盖下面有通风罩，以防止铁屑等杂物掉入。也有将外壳做成挡板状，以防止在一定角度内有雨水滴溅入其中。
③封闭式，它的外壳严密封闭，靠自身风扇或外部风扇冷却，并在外壳带有散热片。在灰尘多、潮湿或含有酸性气体的场所，可采用它。
④防爆式，整个电机严密封闭，用于有爆炸性气体的场所。
(3)、安装结构型式的选择：
①机座带底脚，端盖无凸缘(B3)
②机座不带底脚，端盖有凸缘(B5)
③机座带底脚，端盖有凸缘(B35)
4、电压和转速的选择
①电压的选择
电动机电压等级的选择，要根据电动机类型、功率以及使用地点的电源电压来决定。Y系列鼠笼式电动机的额定电压只有380V一个等级。只有大功率异步电动机才采用3000V和6000V。
②转速的选择
电动机的额定转速是根据生产机械的要求而选定的。但通常转速不低于500r/min。
当功率一定时，电动机的转速愈低，则其尺寸愈大，价格愈贵，且效率也较低。
因此，不如购买一台高速电动机再另配减速器来得合算。异步电动机通常采用4个极的，即同步转速n0=1500r/min。
