從手機的震動馬達，到電腦中的散熱風(fēng)扇，電機的應(yīng)用隨處可見。本文將帶大家了解電機的基本工作原理，并介紹三種常見的電機種類，幫助大家選擇適合自己需求的電機類型。

電機（“Motor”，也叫馬達）是指依據(jù)電磁感應(yīng)實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置，主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，作為各種機械的動力源，為設(shè)備提供的是一種和環(huán)境互動的方式，所以根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的不同，它的設(shè)計和操作也會有所不同，下面就讓我們從工作原理開始，了解三種常見電機種類的優(yōu)缺點。

電機的工作原理

電機的工作原理是磁場對電流受力的作用，使電機轉(zhuǎn)動。一根通電導(dǎo)線在磁場中會受到力的作用，這種力在宏觀上表現(xiàn)為安培力，在微觀上表現(xiàn)為運動電荷所受到的洛倫茲力。

電機的種類

經(jīng)典的直流有刷電機

直流有刷電機的主要結(jié)構(gòu)包括：定子，轉(zhuǎn)子，電刷三個部分，通過旋轉(zhuǎn)磁場獲得轉(zhuǎn)動力矩，從而將電能轉(zhuǎn)化為動能，在這過程中電刷與換向器不斷摩擦接觸，起到導(dǎo)電和換相的作用。

直流有刷電機是當今使用的最簡單的電機之一。它出現(xiàn)在各種家用電器、玩具和汽車當中。這種電機的構(gòu)造和控制非常簡單，是適用于專業(yè)人士和業(yè)余愛好者的解決方案。

優(yōu)點

易于控制。

在低轉(zhuǎn)速下有很好的扭矩。

價格低廉，適合大規(guī)模生產(chǎn)。

缺點

電刷會隨著時間的推移而磨損。

電刷會產(chǎn)生電磁噪音。

由于電刷會發(fā)熱，因此轉(zhuǎn)速有限制。

動力充足的無刷電機

無刷電機與有刷電機的區(qū)別在于：不使用機械的電刷裝置，采取電子換向，線圈不動，磁極旋轉(zhuǎn)。通過霍爾元件感應(yīng)永磁體磁極的位置，適時切換線圈電流的方向來驅(qū)動電機。這種方法的好處在于避免了有刷電機電刷的消耗。

無刷電機已經(jīng)開始在飛機和車輛的市場上占據(jù)主導(dǎo)地位。原本如何控制無刷電機一直是個難題，但隨著微控制器的研發(fā)和普及，這個問題正在得到解決。由于沒有電刷的阻礙，電機可以提供更加安靜且強大的動力。

優(yōu)點

可靠。

效率高。

易于大量生產(chǎn)。

缺點

需要專門的控制器。

在驅(qū)動應(yīng)用中通常需要專門的齒輪箱。

精確的步進電機

步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進電機件。當電流流過定子繞組時，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場。該磁場會帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，轉(zhuǎn)子也隨著該磁場轉(zhuǎn)一個角度。每輸入一個電脈沖，電動機轉(zhuǎn)動一個角度前進一步。

步進電機輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比，可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的。因此步進電機多被應(yīng)用在打印機、繪圖儀、3D打印機、數(shù)控銑床等需要精確控制位置的電器中。

優(yōu)點

優(yōu)異的定位精度。

高保持力矩。

高可靠性。

缺點

步距過小，限制了最高速度。

持續(xù)耗電高。

高負載下容易出錯。

以上，我們了解了電機的基本工作原理，并介紹了一些不同類型的電機以及它們可能的使用方式。在選擇使用的電機時，需先考好自己的需求，然后比較每種類型電機的優(yōu)點和缺點，選擇適合需求的解決方案。

原文標題：歐時課堂丨電機（馬達）是如何工作的？

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