一、电机行业概览

1、电机分类及区别

电机是将电能转化为机械能的设备，用于产生旋转运动或线性运动。其工作原理是基于电磁学原理，通过电流在磁场中的作用来实现运动。电机为现代工程和科技的核心组成部分，在各种应用领域中起着重要作用，从驱动机械设备到提供动力和控制系统。随着技术的不断发展，电机的性能和效率不断提高，以满足不同领域的需求。

电机种类多样化，根据不同分类标准可划分为不同类型。按工作电源来分类，电机分为直流电机和交流电机。直流电机是指通过直流电源供电的电机，而交流电机是指通过交流电源供电的电机。

（1）直流电机：直流电机是指将直流电能转换为机械能的电机。直流电机具备转速稳定、起动转矩大、效率高等优点，但其缺点是结构复杂、维护困难、成本较高等，主要应用于机床、机器人、电动车、船舶等领域。直流电机按结构分类可分为有刷直流电机和无刷直流电机。

➢有刷直流电机：有刷直流电机采用机械换向，磁极不动，线圈旋转。电机工作时，线圈和换向器旋转，磁钢和碳刷不转，线圈电流方向的交替变化是随电机转动的换相器和电刷来完成。有刷直流电机结构简单，叠加已广泛得到应用，其技术发展成熟，生产加工相对容易。同时，有刷直流电机起动扭矩大、响应速度快、控制精度较高（控制精度可达到0.01毫米）。

➢无刷直流电机：无刷直流电机采取电子换向，线圈不动，磁极旋转。无刷直流电机通过霍尔元件感知永磁体磁极的位置，适时切换线圈中电流的方向，以产生正确方向的磁力驱动电机。由于去除电刷，在无刷直流电机的轴承磨损减少，使其使用寿命更长、维护成本更低；同时在运转时摩擦力减少，使无刷直流电机运行更顺畅、噪音降低。

（2）交流电机：交流电机是指将交流电能转换为机械能的电机。交流电机具有耐用性、低制造成本、价格合理和易于操作等特点，被广泛应用于消费品和工业设备。按电源分类可分为单相电机和三相电机。

➢单相电机：单相电机利用单相交流电产生的磁场来产生转矩，只有一个线圈，与单相交流电源相连。单相电机的转子由铁芯和导体组成，转子上的铁芯会受到线圈产生的磁场作用，从而产生旋转力矩，驱动转子旋转。由于单相电源的交流方向只有一个，其转矩产生不连续，需要通过启动电容器等辅助装置来实现启动。单相电机结构简单、安装方便、成本低廉，适用于家庭和商业领域，如风扇、空气净化器、吸尘器等。

➢三相电机：三相电机利用三相交流电产生的旋转磁场来产生转矩，由三个独立的线圈组成，每个线圈之间相隔120度，分别与三相交流电源相连。三相电机的转子是由磁性材料制成，通电后会在转子内部产生磁场，从而与外部磁场相互作用，产生旋转力矩，驱动转子旋转。三相电机效率高、运行平稳、寿命长，主要应用在工业领域，如水泵、风机、压缩机等。

按工作用途来分类，电机分为驱动电机和控制电机。  控制电机：控制电机主要应用于精确的转速、位置控制上，在控制系统中作为“执行机构”，可分为步进电机、伺服电机、力矩电机。

➢步进电机：步进电机是将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到脉冲信号，脉冲信号驱动步进电机按设定方向转动一个固定角度。可通过控制脉冲个数控制电机的角位移量，达到精确定位目的；同时也可以通过控制脉冲频率控制电机转动速度和加速度，达到调速目的。步进电机结构简单、可靠性高和成本低，适用于自动送料机、打印机等领域。

➢伺服电机：伺服电机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，达到控制目的。伺服电机自带编码器，用于反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。由于伺服电机精度高、响应速度快、稳定性强、能产生较大的输出力矩，广泛应用于各种控制系统中。

➢力矩电机：力矩电机是以输出力矩为主要控制目标的电机。其控制过程中更侧重对输出扭矩大小的精确控制，而不是控制方向。由于力矩电机的高扭矩输出和精确控制能力，常用于需高动态性能、精密定位和稳定扭矩输出的应用，如机床、自动化生产线、机器人关节等。力矩电机可分为无框力矩电机和有框力矩电机。

2、政策助力技术突破

国家积极颁布一系列政策推动电机相关产业发展。《机械行业稳增长工作方案（2023-2024 年）》聚焦提升产业基础能力、攻克关键核心技术与零部件，有利于电机的技术突破和产业升级。此外，《关于推动未来产业创新发展的实施意见》提出大力推动机器与电机相关产业的创新发展。机器人方面，将人形机器人列为重点突破高端装备领域，通过强化技术研发实力，加快突破前沿技术和颠覆性技术，以实现产品的创新。电机方面，电机作为机器人核心零部件，为重点突破的核心技术之一。同时，未来人形机器人实现规模量产，将进一步驱动电机需求。