電動機是指把電能轉換成機械能的裝置，在運動控制系統(tǒng)中提供驅動力。電動機的工作原理是通電線圈在磁場中受力的作用而運動。

  電動機分類方法繁多。按照工作電源分為直流電動機和交流電動機，其中直流電動機又分為永磁電動機和電勵磁電動機，交流電動機又分為單項電動機和三相電動機;按照工作原理與結構分為直流電動機、同步電動機和異步電動機按照用途分為起動電動機、驅動電動機和控制電動機按照速度分為低速電動機、高速電動機、恒速電動機和調(diào)速電動機。每種分類下還細分若干種。

  在運動控制系統(tǒng)中常用的電動機有直流電動機、永磁無刷直流電動機、永磁同步電動機、異步電動機、步進電動機、直線電動機等。

  1.直流電動機

  直流電動機的工作原理是基于電磁感應定律和電磁力定律，其結構主要由定子、轉子、換向器、電刷、軸等組成。直流電動機結構如圖2.9所示。

圖2.9 直流電動機結構

  直流調(diào)速系統(tǒng)的主要優(yōu)點在于調(diào)速性能好、調(diào)速范圍廣、平滑調(diào)速、起動制動轉矩大、驅動控制電路簡單等。由于電刷和換向器的存在，直流調(diào)速系統(tǒng)運行時會產(chǎn)生換向火花，換向時產(chǎn)生諧波，污染電網(wǎng)，低速起動時無功分量較大，雖然其驅動控制電路簡單，但與同容量、轉速的交流電動機相比，直流電動機本體復雜、體積大、造價高，此外，日常維護量大，須定期檢查、更換電刷，對于大容量、高電壓及高轉速的調(diào)速系統(tǒng)，直流電動機難以勝任。目前，隨著交流調(diào)速技術、微控制器和功率電子器件的發(fā)展，交流調(diào)速系統(tǒng)的性能已經(jīng)不遜于或超過直流調(diào)速系統(tǒng)，交流調(diào)速已經(jīng)逐步取代直流調(diào)速。

  2.永磁無刷直流電動機

  永磁無刷直流電動機屬于自同步電動機，其電動機本體和驅動器組成一體，以電子換向器代替機械電刷和換向器實現(xiàn)直流電動機的換向，克服了直流電動機換向器和電刷帶來的缺點。永磁無刷直流電動機原理結構如圖2.10所示，永磁無刷直流電動機工作原理如圖2.11所示。

圖2.10 永磁無刷直流電動機原理結構

  永磁無刷直流電動機調(diào)速系統(tǒng)借助于高頻率、大容量、智能化開關器件的涌現(xiàn)，借助于智能功率模塊和大功率集成電路的發(fā)展，借助于控制技術的進步，借助于傳感器性能的提高，使之能夠繼承直流調(diào)速系統(tǒng)優(yōu)點的同時克服了直流調(diào)速系統(tǒng)的不足，得到了更為廣泛的應用。

圖2.11 永磁無刷直流電動機工作原理

  永磁無刷直流電動機調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速性能優(yōu)越，體積小，重量輕，轉動慣量小，動態(tài)響應快，功率密度高，輸出轉矩大，沒有換向火花，沒有電磁干擾，維修簡便。由于不存在勵磁損耗，發(fā)熱的電樞繞組安裝在定子上，散熱容易，進一步提高了效率和可靠性。技術進步推動當今的永磁無刷直流電動機向著超高速、高轉矩、高功能化、微型化方向發(fā)展。當然，永磁無刷直流電動機也存在不足，受到永磁材料性能的限制，超大功率電動機的研制受限永磁材料在受到振動、高溫和過電流時，磁性能可能下降或發(fā)生退磁現(xiàn)象，這將降低永磁電動機的性能。