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时间：2024-06-27

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电机构成与原理介绍

电机是一种将电能转换为机械能的装置。大多数电机通过电流在导线绕组中与磁场的相互作用来产生扭矩，作用在电机轴上形成力。电机主要由定子和转子组成，定子上的绕组通电产生磁场，而转子则通过与磁场相互作用而转动。主要组成部分可以分为： 1）外壳：外壳由一个框架（或轴心）和两个端盖（或轴承座）组成。电机的外壳不仅可以将电机的组件保持在一起，还可以保护内部组件免受湿气和污染物的影响。此外，外壳类型还会影响电机的冷却，外壳可以分为开放式外壳，封闭式外壳。 2）定子：定子承载磁场绕组和**。定子与转子一起构成机器的磁路或**。 3）转子：承载电枢绕组。电枢是承载负载的部分。 4）绕组：通电后，会产生电磁力。

电机种类多，可以按照不同方式进行分类：1）从运行方式来分，有旋转电动机（含连续旋转、断续旋转和步进旋转三大类）、直线电动机、平面电动机等；2）从所用电源来分，有交流电动机（含单相和三相、同步和异步、工频和中频等多种分类）和直流电动机两大类；3）还可从电压高低、结构形式、体积或功率大小、用途、适用环境等多方面进行分类。

从应用场景来看，电机应用场景众多，在消费市场、工业、车载等都有应用。本文以机器人为切入点，关注在工控、工业机器人领域、人形机器人等领域应用的控制电机。

电机原材料：钕铁硼渗透率有望提升，编码器国产化步入快车道

电机的上游主要是磁性材料、编码器、芯片和轴承等其他零部件，中游是电机制造，下游是工控、工业机器人等行业应用。

磁性材料是电机主要原料之一，对电机性能影响较大。电机一般使用磁性较强的材料，强磁性材料包括了永磁材料、软磁材料以及功能性磁性材料。永磁的特性在于一经磁化，很难退磁，而软磁也容易磁化，但是磁化后容易退磁：永磁材料目前的划分有三大类，金属永磁、铁氧体永磁和稀土永磁，而软磁材料则有铁氧体软磁、金属粉芯、金属软磁和非晶纳米晶等。两种磁材料的**不同的特征在于矫顽力不同。矫顽力的定义为使已磁化的磁材无法向外磁路提供能量（但磁体内部仍具有一定能量）而施加的、与原磁化方向相反的外磁场强度，单位为 Oe 或 A/m。简单一点理解就是矫顽力越高，材料越不容易退磁： 1）永磁材料的目标是不断追求*高的矫顽力，强化不退磁能力，在永磁电机中应用较多； 2）软磁通过降低矫顽力，追求*高的磁导率，可以起到电能参数变换，提高磁性元件效率并节省空间的作用，目前作为各类电机、变压器、继电器、电感器、滤波器等元器件的磁芯应用在新能源汽车、机器人、光伏等诸多领域。

钕铁硼性能较好，渗透率有望提升。钕铁硼材料在矫顽力上的表现较优异，同时在磁能积上也其他材料。磁能积较好也意味着单位磁场强度下钕铁硼体积*小，这也非常有利于节省电机空间。尤其是钕铁硼磁材料（矫顽力与磁能积之和大于 60），能大大减小电机体积，减轻电机质量，缩小电机能量损耗并提高整个电机系统效率。的劣势在于温度稳定性比较差，需要通过添加钴等其他元素来改善温度性能，价格相对较高。

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