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

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

  在運(yùn)動控制系統(tǒng)中常用的電動機(jī)有直流電動機(jī)、永磁無刷直流電動機(jī)、永磁同步電動機(jī)、異步電動機(jī)、步進(jìn)電動機(jī)、直線電動機(jī)等。

  1.直流電動機(jī)

  直流電動機(jī)的工作原理是基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律，其結(jié)構(gòu)主要由定子、轉(zhuǎn)子、換向器、電刷、軸等組成。直流電動機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2.9所示。

圖2.9 直流電動機(jī)結(jié)構(gòu)

  直流調(diào)速系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)在于調(diào)速性能好、調(diào)速范圍廣、平滑調(diào)速、起動制動轉(zhuǎn)矩大、驅(qū)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(yùn)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(qū)動控制電路簡單，但與同容量、轉(zhuǎn)速的交流電動機(jī)相比，直流電動機(jī)本體復(fù)雜、體積大、造價高，此外，日常維護(hù)量大，須定期檢查、更換電刷，對于大容量、高電壓及高轉(zhuǎn)速的調(diào)速系統(tǒng)，直流電動機(jī)難以勝任。目前，隨著交流調(diào)速技術(shù)、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(jī)

  永磁無刷直流電動機(jī)屬于自同步電動機(jī)，其電動機(jī)本體和驅(qū)動器組成一體，以電子換向器代替機(jī)械電刷和換向器實(shí)現(xiàn)直流電動機(jī)的換向，克服了直流電動機(jī)換向器和電刷帶來的缺點(diǎn)。永磁無刷直流電動機(jī)原理結(jié)構(gòu)如圖2.10所示，永磁無刷直流電動機(jī)工作原理如圖2.11所示。

圖2.10 永磁無刷直流電動機(jī)原理結(jié)構(gòu)

  永磁無刷直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)借助于高頻率、大容量、智能化開關(guān)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(shù)的進(jìn)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(diǎn)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(yīng)用。

圖2.11 永磁無刷直流電動機(jī)工作原理

  永磁無刷直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速性能優(yōu)越，體積小，重量輕，轉(zhuǎn)動慣量小，動態(tài)響應(yīng)快，功率密度高，輸出轉(zhuǎn)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(jìn)一步提高了效率和可靠性。技術(shù)進(jìn)步推動當(dāng)今的永磁無刷直流電動機(jī)向著超高速、高轉(zhuǎn)矩、高功能化、微型化方向發(fā)展。當(dāng)然，永磁無刷直流電動機(jī)也存在不足，受到永磁材料性能的限制，超大功率電動機(jī)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(jī)的性能。