2.1.1　概述

在人类使用能源的历史上，无论哪一种技术上的发明和应用，都不能与电的发明及应用相比拟。在电能所能达到的一切领域，都使得那里的技术发生根本性的变化。发电机产生的电能通过高压远距离输电送到它所需要的地方作为动力加以应用，改变了整个社会的能源动力的结构和生产、生活方式。

在电能的生产、传输、变换、分配和应用中，电机是主要的机电能量转换装置。广义的电机包括旋转电机、直线电机和静止电机。旋转电机和直线电机是根据电磁感应原理实现电能与机械能之间相互转换的一种能量转换装置。静止电机是根据电磁感应定律和磁势平衡原理实现电压变化与电能传递的一种电磁装置，也称为变压器。电机的一般分类如图2-1所示。

电机学主要研究电机的工作原理、主要结构、基础理论、设计制造、运行特性、控制策略及试验方法。以电路理论和电磁场理论为基础，结合电子技术、自动控制理论和计算机技术，应用现代分析和测试技术，研究电机设计、制造及其控制等方面出现的新的理论及实际问题。发展新的品种，研究各种电机新的控制方法，实现电机的机电一体化。电机中各种电、磁、力、热等方面的定律同时起作用，互相影响又互相制约，故分析时既有理论又有实际，且具有一定的复杂性和综合性。

电机中所用的材料主要有以下几种。

（1）导电材料：作为电机中的电路系统，常用紫铜或铝。

（2）导磁材料：为了在一定的励磁电流下产生较强的磁场，电机和变压器的磁路都采用导磁性能良好的铁磁材料制成，如硅钢片、钢板及铸钢。

（3）绝缘材料：作为带电体之间及带电体与铁心之间的电气隔离，常用聚酯漆、环氧树脂、玻璃丝带、电工纸、云母片等。

（4）结构材料：使各部分构成整体、支撑和连接其他机械，常用铸铁、铸钢、钢板、铝合金及工程塑料。

2.1.2　电机学的基本电磁定律

电机及许多电器都是利用电磁现象及规律制造的，电能的传递与机电能量转换是利用电磁耦合作用来实现的。机电能量转换的媒介是磁场，在工程中，通常将磁场问题简化为磁路问题。大量的电机与电气设备都含有线圈和铁心。当绕在铁心上的线圈通电后，铁心就会被磁化而形成铁心磁路，磁路又会影响线圈的电路。因此，电机电器技术不仅有电路问题，同时也有磁路问题。

1.电路基本定律

由电路理论我们知道，电路基本定律遵循：基尔霍夫第一定律∑ i ＝0和基尔霍夫第二定律∑ e ＝∑ u 。

2.磁路基本定律

磁路是由铁心与线圈构成的让磁通集中通过的闭合回路，如图2-2所示的磁路可看成均匀磁路，即材料相同截面相等的磁路。该磁路中各点的磁场强度 H 大小相等。由物理学可知，描述磁路及磁场的基本物理量有磁感应强度 B 、磁场强度 H 、磁通量 Φ 及磁导率 μ 。下面简要回顾磁路的基本定律。

（1）安培环路定律

在磁路中，沿任意闭合路径，磁场强度的线积分等于与该闭合路径交链的电流的代数和。即

式中， N 为线圈匝数。

计算电流代数和时，与绕行方向符合右手螺旋定则的电流取正号，反之取负号。

（2）磁路的基尔霍夫第一定律

（3）磁路欧姆定律

设均匀磁路长为 l ，磁路面积为 S ，则 B 、 H 与 μ 之间的关系为： 。由安培环路定律，知 ，令 ，则磁路欧姆定律为

式中， R _m 与 Ф 成反比，反映对磁通的阻碍作用，称为磁阻。其与磁路的几何尺寸、磁介质的磁导率有关，单位：H ^－1 。 F ＝ NI 是产生 Ф 的原因，称为磁动势，单位：A。

式（2 - 3）与电路欧姆定律形式相似。但电路中的电阻是耗电能的，而磁阻 R _m 是不耗能的。铁磁材料的 R _m 不为常数，式（2 - 3）用来对磁路做定性的分析，一般不用来做定量分析。

3.电磁感应定律

线圈磁链变化将在线圈中感应电动势，分两种情况：

（1）磁场相对静止，线圈中磁通本身随时间交变引起的感应电动势称为变压器电动势，即

规定电动势正方向与磁通正方向符合右手螺旋定则。

（2）磁场大小恒定，导体以匀速运动切割磁力线而在导体产生切割电动势称为速率电动势，即

判断速率电动势方向遵循右手定则。

4.电磁力定律

载流导体在磁场中受力为

受力方向由左手定则确定，在电机学中主要用于分析旋转电机的电磁转矩。

5.能量守恒定理

电机、变压器在能量传递、转换过程中，应符合能量守恒定律：

2.1.3　铁磁材料性质

铸钢、硅钢片、铁及其与钴镍的合金、铁氧体等铁磁物质是一类性能特异、用途广泛的材料，高导磁性、磁饱和性和磁滞性是铁磁性材料的三大主要性能。

铁磁材料具有高导磁性能，是因为其内部存在着强烈磁化过的自发磁化单元，称为磁畴。在正常情况下，磁畴是杂乱无章地排列着，因而对外不显示磁性。但在外磁场的作用下，磁畴沿着外磁场的方向做出有规则的排列，从而形成了一个附加磁场叠加在外磁场上。由于铁磁材料的每个磁畴原来都是强烈磁化了的，它们所产生的附加磁场的强度，要比非铁磁物质在同一外磁场作用下所产生的磁场强得多。非铁磁材料的导磁系数都接近于真空的导磁系数。而铁磁材料的导磁系数远远大于真空的导磁系数。因此，在同样的电流下，铁心线圈的磁通比空心线圈的磁通大得多。

在非铁磁材料中，磁感应强度 B 与磁场强度 H 成正比，它们之间呈线性关系。铁磁物质的磁化过程很复杂，一般都是通过测量磁化场的磁场强度 H 和磁感应强度 B 之间的关系来研究其磁化规律，用 B ＝ f （ H ）描述的关系曲线称为磁化曲线。磁饱和性即磁性材料的磁化磁场 B 随着外磁场 H 的增强，但并非无限制增强，而是当全部磁畴的磁场方向都转向与外磁场一致时，它们所产生的附加磁场已接近最大值，此时即使 H 再增大， B 的增加也很有限。即铁磁性材料的磁化曲线是非线性的，如图2 - 3所示。

当磁化电流为交变电流使铁磁物质被反复磁化时，在电流变化一次时，磁感应强度 B 随磁场强度 H 而变化的关系如图2 - 4所示，是一条对称于原点的闭合曲线，称为磁滞回线， B _m 为饱和磁感应强度。由图可见，当 H 已减到零值时， B 并未回到零值，有剩磁 B _r 。这种磁感应强度 B 滞后于磁场强度 H 变化的性质称为铁磁物质的磁滞性。为消除剩磁，必须加反向磁场 H _c ，称为矫顽磁力。

由于存在磁滞现象，铁磁材料的磁化过程是不可逆的。产生磁滞现象的原因是铁磁材料中磁分子在磁化过程中彼此具有摩擦力而互相牵制。由此引起的损耗称为磁滞损耗，它是导致铁磁性材料发热的原因之一。铁心内部由于涡流在铁心电阻上产生的热能损耗称为涡流损耗。磁滞损耗、涡流损耗统称铁心损耗。

对同一铁磁材料，选择不同的 H _m 反复磁化，得到不同的磁滞回线。将各条回线的顶点连接起来，所得曲线称为基本磁化曲线。不同的铁磁材料，其磁化曲线和磁滞回线都不一样。

电机中常用的铁磁材料分为软磁材料和硬磁材料。软磁材料矫顽磁力较小，磁滞回线较窄。具有磁导率很高、易磁化、易去磁等显著特点，一般用来制造电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸铁、硅钢、坡莫合金及铁氧体等；硬磁材料也称永磁材料，具有较大的矫顽磁力，磁滞回线较宽。磁导率不太高、但一经磁化能保留很大剩磁且不易去磁，一般用来制造永久磁铁。常用的有碳钢、钴钢及铁镍铝钴合金等。此外，矩磁材料具有较小的矫顽磁力和较大的剩磁，磁滞回线接近矩形，稳定性良好。在计算机和控制系统中用作记忆元件、开关元件和逻辑元件。常用的有镁锰铁氧体等。

2.1.4　变压器

1.变压器原理

变压器是一种静止的电气设备，它利用电磁感应原理，把一种电压等级的交流电能转换成频率相同的另一种电压等级的交流电能。变压器具有变换交变电压、变换交变电流、变换阻抗的作用。它对电能的远距离传输、灵活分配和经济安全使用具有重要的意义。同时，它在电气领域的测试、控制和特殊用电设备上也有广泛的应用。基本结构如图2 - 5所示，两个相互绝缘的绕组套在一个共同的铁心上，它们之间只有磁的耦合，没有电的联系。电源侧的线圈称为原边绕组或一次绕组，负载侧的线圈称为副边绕组或二次绕组。

当原边绕组接到交流电源时，绕组中便有交流电流流过，并在铁心中产生与外加电压频率相同的磁通。这个交变磁通同时交链原边绕组和副边绕组。原、副绕组的感应电势分别为

假定变压器两边绕组的电压和电动势的瞬时值都按正弦规律变化，由（2 - 8）式可得一次、二次绕组中电压和电动势的有效值与匝数的关系为

式中， k 称为变压器的变比，它等于原、副绕组的匝数比，也称电压比。

如果忽略铁磁损耗，根据能量守恒原理，变压器的输入与输出电能相等，即 U ₁ I ₁ ＝ U ₂ I ₂ ，由此可得变压器一次、二次绕组中电压和电流有效值的关系为

亦即

由此可见，只要改变变压器的变比 k ，就能改变副边电压或副边电流的大小。这就是变压器利用电磁感应原理，将一种电压等级的交流电源转换成同频率的另一种电压等级的交流电源的基本工作原理。

2.变压器的额定参数和型号

（1）额定电压 U _1N 和 U _2N ：一次绕组的额定电压 U _1N 是根据变压器的绝缘强度和允许发热条件规定的一次绕组正常工作电压值。二次绕组的额定电压 U _2N 指一次绕组加上额定电压，分接开关位于额定分接头时，二次绕组的空载电压值。对三相变压器，额定电压指线电压。

（2）额定电流 I _1N 和 I _2N ：是根据允许发热条件而规定的绕组长期允许通过的最大电流值。对三相变压器，额定电流指的是线电流。

（3）额定容量 S _N ：指额定工作条件下变压器输出能力（视在功率）的保证值。三相变压器的额定容量是指三相容量之和。

此外，还有额定频率、额定效率、温升等额定值。

变压器型号表示一台变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方式等内容，型号的命名方法如图2 - 6所示。例如，SL—500/10表示三相油浸自冷双线圈铝线，额定容量为500kVA，高压侧额定电压为10kV级的电力变压器；OSFPSZ—250000/220表示自耦三相强迫油循环风冷三绕组铜线有载调压，额定容量250000kVA，高压侧额定电压为220kV的电力变压器。

变压器按用途可以分为电力变压器和特种变压器两大类。电力变压器主要用于电力系统。特种变压器根据不同系统和部门的要求，提供各种特殊电源和用途，如电炉变压器、整流变压器、电焊变压器、牵引变压器、矿用变压器、仪用互感器、试验用高压变压器和调压变压器等，以及用于电子信息产业的变压器等。

3.电力变压器

电力变压器是电力系统中的重要电气设备，数量众多，变压器有单相变压器和三相变压器，按其用途和安装地点可分为升压变压器、降压变压器、联络变压器、厂用变压器和配电变压器。常见的有双线圈变压器，也有少量的三线圈变压器和自耦变压器。有的变压器有自动调整分接头装置，称为有载调压变压器。变压器的冷却方式可分为：干式自然冷却或风冷；油浸自然冷却；油浸风冷，带有吹风装置；油浸强迫油循环冷却，即用油泵强迫油循环，把油抽出送到冷却器冷却后送回油箱。中小型电力变压器大都采用油浸自然冷却式，变压器油是从石油中提炼出来的绝缘油，既是绝缘介质，又是散热媒介，通过油的对流作用把线圈及铁心上的热量带到油箱表面，散发到空气中。图2-7是几种电力变压器的实物图。

从铁心与绕组的相对位置看，变压器两大基本结构形式有心式和壳式两种。绕组包着铁心的叫心式变压器、铁心包着绕组的叫壳式变压器。单相或三相电力变压器多为心式，小容量的单相变压器常制成壳式。无论壳式变压器还是心式变压器其电磁原理是完全相同的。

变压器的主要组成是铁心和绕组。铁心是变压器的主磁路，又作为绕组的支撑骨架。铁心分铁心柱和铁轭两部分，铁心柱上装有绕组，铁轭连接两个铁心柱，其作用是使磁路闭合；绕组是变压器的电路部分，常用绝缘铜线或铝线绕制而成，近年来还有用铝箔绕制的。为了使绕组便于制造和在电磁力作用下受力均匀，以及机械性能良好，一般电力变压器都把绕组绕制成圆形。

电力变压器多采用油浸式结构，其附件有油箱、气体继电器、安全气道、分接开关和绝缘套管等，其作用是保证变压器的安全和可靠运行。图2-8是三相油浸式电力变压器各部件名称说明。

随着环氧树脂等新材料的出现，将变压器采用环氧树脂真空浇注成为一个整体，称为干式电力变压器。目前在35kV及以下电压等级的配电系统，广泛应用干式变压器。它能适应高污秽、高温、潮湿的环境，具有阻燃、耐燃、无公害、免维护等优点，越来越多的应用在高层建筑及商业中心、石油、化工等对防火与安全有更高要求的部门。

近年来，组合式变压器逐渐普及。组合式变压器将变压器器身、高压负荷开关、熔断器及高低压连线安装在全密封的油箱内，用变压器油作为带电部分相间及对地的绝缘介质的一种新型配电设备。组合式变压器具有许多优点：占地少、选址灵活、对环境适应性强，且能美化城市环境；能深入负荷中心、提高供电质量；安装维护方便、运行可靠、投资少、工期短。它适用于城市公共配电、高层建筑、住宅小区、公园、高速公路等，还适用于油田、工矿企业及施工场所，在城乡电网建设与改造中得到了越来越多的应用。

4.仪用互感器

仪用互感器是用于测量仪器和保护设备中的特殊变压器，有电压互感器和电流互感器之分。

（1）电压互感器

电压互感器是一种小型的降压变压器，实现用低量程的电压表测量高电压。由铁心、一次绕组、二次绕组、接线端子和绝缘支持物等构成。一次绕组并接于电力系统一次回路中，其二次绕组并联了测量仪表、继电保护装置或自动装置的电压线圈。由于电压互感器是将高电压变成低电压，所以它的一次绕组的匝数较多，而二次绕组的匝数较少。原理接线如图2-9所示，由图可知：被测电压＝电压表读数× N ₁ / N ₂ 。图2-10是电压互感器实物图。

电压互感器使用注意事项：电压互感器的二次侧在工作时不能短路。在正常工作时，其二次侧的电流很小，近于开路状态，当二次侧短路时，其电流很大（二次侧阻抗很小）将烧毁设备；电压互感器二次绕组必须有一点接地。因为接地后，当一次和二次绕组间的绝缘损坏时，可以防止仪表和继电器出现高电压危及人身安全。

（2）电流互感器

电流互感器是将一次侧的大电流，按比例变为适合通过仪表或继电器使用的，额定电流为5A的变换设备。电流互感器的结构、工作原理同单相变压器相似。它由铁心和一、二次绕组两个主要部分组成，一次绕组的匝数较少，一般只有一匝到几匝，用粗导线绕制，使用时串联在被测电路中，流过被测电流；二次绕组匝数很多，用较细的导线绕制而成。一般接电流表或功率表的电流线圈，其阻抗很小，负载近似为零。原理接线如图2-11所示，由图可知：被测电流＝电流表读数× N ₂ / N ₁ 。图2-12是几种电流互感器实物图。

电流互感器使用注意事项：电流互感器的二次绕组侧在使用时绝对不可开路。使用过程中拆卸仪表或继电器时，应事先将二次绕组侧短路。安装时，接线应可靠，不允许二次绕组侧安装熔丝；在二次绕组侧不能安装熔断器、刀开关。这是因为电流互感器二次绕组匝数远远大于一次绕组匝数，在开路的状态下，电流互感器相当于一台升压变压器；二次绕组侧必须有一端接地。防止一、二次绕组间绝缘损坏，高压窜入二次绕组侧，危及人身和设备安全。

2.1.5　直流电机

电流有交流和直流之分，因此电机也有直流电机和交流电机两大类。直流电机是最早得到实际应用的电机，它既可做电动机又可做发电机。

法拉第（Faraday）于1821年发现了载流导体在磁场中受力的现象，即电动机的作用原理，并首次使用模型表演了这种把电能转换为机械能的过程。1831年，他又发现了电磁感应定律。在这一基本定律的指导下，现代直流发电机的雏形很快出现了。1832年，皮克西（Pixii）利用磁铁和线圈的相对运动，再加上一个换向装置，制成了一台原始型旋转磁极式直流发电机。1833年，楞次（Lenz）证明了电机的可逆原理。1886年霍普金森兄弟（J&E Hopkinson）确立了磁路欧姆定律，1891年阿诺尔德（Arnold）建立了直流电枢绕组理论。到19世纪90年代，直流电机已经具备了现代直流电机的主要结构特点。

直流电动机具有良好的启动性能，能在宽广的范围内平滑、经济地调速，启动转矩大，适合对调速性能和启动性能要求非常高的场合。例如，对于汽车用启动电机、挡风玻璃擦拭电动机、吹风机电动机，以及电动窗用电动机等，都是直流电动机在工业自动控制中最为经济的选择。在大功率的驱动设备的运用中，例如，在电梯、电力机车、内燃机车、工矿机车、城市轨道交通、钢厂轧钢机、挖掘设备、大型起重机等驱动系统中，直流电动机有着广泛的应用空间。

但直流电机由于存在换向器，其制造工艺复杂，生产成本高，维护较困难，可靠性差，是一种将逐渐淘汰的电机种类。随着电力电子技术和控制技术的发展，目前，直流发电机已基本上被静止整流装置替代。在电力传动领域，先进的异步电动机控制理论和新型大功率电力电子器件的结合，使得交流异步电动机的驱动系统正成为电气传动的发展趋势。

目前在很多场合直流电机已被交流电机和电力电子装置取代，但仍然有其应用场合。

1.直流电机工作原理

直流电机是将直流电能与机械能相互转换的旋转电机。直流电机可以作为发电机运行，也可以作为电动机运行，这一原理称为直流电机的可逆原理。

作为电动机运行时，直流电源向电机输送直流电能，电机将直流电能转化为机械能，拖动生产机械运动；作为发电机运行时，电机由原动机（交流电动机、柴油机、汽油机等）拖动，电机将机械能转化为直流电能，向负载供电。

直流电机在拖动系统中多用做电动机，直流电动机有较高的启动性能和调速性能，在自动控制系统中多用做测速发电机和伺服电动机。

直流电机的直流励磁绕组一般设置在定子上，电枢绕组嵌在转子铁心槽内，为了引出直流电动势，旋转电枢必须装有换向器，图2-13（a）为直流电机的模型示意图。

当励磁绕组流入直流电流，电机主磁极产生恒定磁场，由原动机带动转子旋转，电枢导体切割主磁场产生感应电动势，它随时间的变化规律与气隙磁场空间分布规律一致，因此线圈abcd内是交流电动势，线圈电动势随时间规律性变化，其波形与气隙磁通密度分布相同，通常为平顶波，然而线圈电动势不是直接引出，而要通过换向器。电枢导体与换向片固定连接，换向片之间由绝缘体隔开，换向器随电枢旋转，而电刷是静止不动的，并与外电路相连，这样电刷接触的换向片不断变化。图2-13（a）中电刷“1”总是与N极面下的导体－换向片接触，同时电刷“2”总是与S极面下的导体－换向片接触，根据右手定则，电刷1为“+”，电刷2为“－”，电刷极性保持不变，换向器的作用如同全波整流，电刷1、2之间的电动势经换向后为一有较大脉动分量的直流电动势，如图2-13（b）所示，此即直流发电机的基本原理。

若电刷两端接入直流电压，转子电枢绕组中就有电流流过，定子励磁绕组有直流电流励磁，则带电电枢导体在磁场中受到电磁力的作用，产生电磁转矩，使电枢旋转，电磁转矩的方向与电机转向一致。由于电刷与换向器的作用使所有导体受力方向一致，此时直流电机作电动机运行。

2.直流电机结构

直流电机由静止的定子和旋转的转子两大部分及它们之间的气隙构成，图2-14是小型直流电机结构示意图。

（1）定子部分

定子由主磁极、换向极、电刷装置、机座等组成。

主磁极由铁心和励磁绕组组成，铁心用1～1.5mm的钢板冲片叠成，外套励磁绕组。主磁极的作用是建立主磁场，它总是成对出现，N、S极交替排列。大多数直流电机的主磁极是由励磁绕组通直流电来建立磁场的。

换向极也由铁心和绕组组成，铁心一般是由整块钢组成，换向极安放在相邻两主磁极之间，它的作用是改善电机的换向，使电机运行时不产生火花。

电刷装置由电刷、刷握、刷杆、压紧弹簧等组成，它的作用是连接转动和静止之间的电路。

机座作用是固定主磁极等部件，同时也是磁路的一部分。一般是用厚钢板弯成筒形以后焊成或用铸钢件制成，两端装有端盖。

（2）转子部分

转子由电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴等组成，又叫电枢。

电枢铁心一般用0.5mm涂以绝缘漆的硅钢片叠压而成，作用是嵌放电枢绕组，同时它又是电机主磁路的一部分。

电枢绕组由绝缘导线绕制成的线圈按一定规律连接组成，每个元件两个有效边分别嵌放在电枢铁心表面的槽内，元件的两个出线端分别与两个换向片相连。电枢绕组的作用是产生感应电势和电磁转矩，是实现机电能量转换的枢纽。

换向器由许多相互绝缘的换向片组成，作用是将电枢绕组中的交流电整流成刷间的直流电或将刷间的直流电逆变成电枢绕组中的交流电。换向器是直流电机的关键部件之一。

（3）气隙

为了使电机能够运转，定子和转子之间要留有一定大小的间隙，此间隙称为气隙，它是主磁路的一部分。

3.直流电机的励磁方式

磁极上的线圈通以直流电产生磁通，称为励磁。直流电动机一般可分为电磁式和永磁式，电磁式电动机除了必须给电枢绕组外接直流电源外，还要给励磁绕组通以直流电流用以建立磁场。电枢绕组和励磁绕组可以用两个电源单独供电，也可以由一个公共电源供电。按励磁方式的不同，直流电动机可以分为他励、并励、串励和复励等形式，如图2-15所示。由于励磁方式不同，它们的特性也不同。

他励电动机的励磁绕组和电枢绕组分别由两个电源供电，由于采用单独的励磁电源，设备较复杂。但这种电动机调速范围很宽，多用于主机拖动中。

并励电动机的励磁绕组是和电枢绕组并联后由同一个直流电源供电，并励直流电动机的机械特性较好，在负载变化时，转速变化很小，并且转速调节方便，调速范围大，启动转矩较大。因此应用广泛。

串励电动机的励磁绕组与电枢绕组串联之后接直流电源，多于负载在较大范围内变化的和要求有较大启动转矩的设备中。

复励电动机的主磁极上装有两个励磁绕组，一个与电枢绕组串联，另一个与电枢绕组并联，兼有串励电动机和并励电动机的特点，所以也被广泛应用。

在以上4种类型的直流电动机中，以并励直流电动机和他励直流电动机应用最为广泛。

永磁电动机没有励磁绕组，直接以永久磁铁建立磁场来使转子转动。这种电动机在许多小型电子产品上得到了广泛应用。

4.直流电机的额定值及型号

为了使电机安全可靠地工作，且保持优良的运行性能，电机厂家根据国家标准及电机的设计数据，对每台电机在运行中的电压、电流、功率、转速等规定了保证值，这些保证值称为电机的额定值。

直流电机的额定值有：额定功率 P _N ，对直流发电机来说，是指电刷端输出的电功率，对直流电动机来说，是指轴上输出的机械功率，单位为kW。额定电压 U _N ，指额定状态下电机出线端的平均电压值，单位为V。额定电流 I _N ，在额定电压下，运行于额定功率时对应的电流，单位为A。额定转速 n _N ，指额定状态下运行时转子的转速，单位为r/min。直流电机的转速等级一般在500r/min以上。特殊的直流电机转速可以做到很低（如：每分钟几转）或很高（每分钟3000转以上）。励磁方式和额定励磁电流 I _fN ，励磁方式指直流电机的励磁线圈与电枢线圈的连接方式。额定励磁电流指对应于额定电压、额定电流、额定转速及额定功率时的励磁电流，单位为A。

国产电机主要系列有：Z2系列是普通中小型直流电机；ZZJ系列是一种冶金起重辅助传动直流电动机，适用于轧钢机、起重机、升降机、电铲等。其他系列的直流电机型号、技术数据可从产品目录或相关的手册中查到。图2-16给出了若干直流电机示例。

2.1.6　同步电机

同步电机和异步电机同属于交流电机，虽然这两类电机的运行性能有很大不同，但它们在定子电枢绕组结构及旋转磁场基本理论方面有着许多共同的地方。

同步电机与异步电机的区别是同步电机的转子转速 n 与电网频率 f 之间具有固定不变的关系。如果三相交流电机的转子转速 n 与定子电流的频率 f 满足 n ＝60 f / p ，这种电机就称为同步电机。而异步电机的转子转速 n ＜60 f / p 。

同步电机主要用来作为发电机运行。在现代电力系统中，无论是火力发电、水力发电、或是核能发电等，几乎全部采用同步发电机，以维持与电网频率一致，便于电力的生产与调度，同步发电机是各类发电厂的核心设备之一。

同步电机还可作为电动机使用，对不要求调速的大功率生产机械，常用同步电动机来驱动，如轧钢机、电力推进装置、空气压缩机，鼓风机和泵等。

同步电动机的最大优点是通过调节励磁电流可以方便地改变同步电动机的无功功率。过励时从电网吸收超前无功功率，欠励时从电网吸收滞后无功功率。

随着电力电子技术和计算机控制技术的不断发展，变频调速在同步电动机的调速系统中得以实现，它没有直流电机的机械换向器，用电子换向来代替，可以得到与直流电机同样的性能，但容量更大、电压和转速更高，使同步电动机的应用场合不断扩大。

同步电机还可以作为同步补偿机使用，它实际上是一台接于电网的空载运行的同步电动机，也称同步调相机，向电网发出感性或容性的无功功率，用以改善电网的功率因数。

1.同步发电机工作原理

如图2-17所示，同步电机定子上，AX、BY、CZ三相绕组结构完全相同，互相对称，空间相隔120°电角度，转子上有磁极。如用原动机拖动发电机转子沿顺时针方向恒速旋转，则磁极的磁力线将依次切割定子绕组的导体，在定子导体中就会感应出交变电势；设主极磁场的磁密沿气隙圆周按正弦规律分布，则导体内电势也随时间按正弦规律变化。设A相电势的初相位为零，则三相电势的瞬时值为

当转子为一对磁极时，转子转一周，绕组中的感应电势正好交变一次，当电机中有 p 对磁极时，则转子转一周，绕组中的感应电势变化 p 次，而转子每分钟转 n 圈，因此电势的频率为 f ＝ pn /60；如果作为电动机运行，则需在定子绕组中通过三相交流电流，就会在电机里产生旋转磁场，磁场转速为 n ₁ ＝60 f / p 。这时转子绕组加上直流励磁，转子如同是磁铁，则转子将在定子旋转磁场的带动下，沿定子磁场的旋转方向以相同的转速旋转。转子的转速为 n ＝ n ₁ ＝60 f / p 。

由此可见，同步电机无论作为发电机，或是作为电动机，当极对数一定时，转子的转速 n 与电网频率 f 之间具有固定不变的关系，电机专业的术语就是“同步”，转速 n 称为同步转速。我国的电力系统，规定交流电流的频率为50Hz。因此，当电机为一对磁极时，电机转速必定是3000r/min；电机为两对极时，电机转速必定是1500r/min，依次类推。

对同步电动机，若电网的频率不变，则其转速恒为常值而与负载的大小无关。

2.同步电机结构

同步电机按运行方式可分为：发电机、电动机和调相机，已如上所述。按原动机类别可分为：汽轮发电机、水轮发电机和柴油发电机等。按冷却介质和冷却方式可分为：空气冷却，空气自然循环或风扇吹风强迫冷却；氢气冷却，与空气混合后有爆炸危险，需密封系统；水冷，水通过冷凝器及进、出水管循环；混合冷却，例如，定子用水内冷，转子也用水内冷，铁心用空气冷却，简称水—水—空冷却，也有用水—水—氢或水—氢—氢冷却的。

按结构形式，同步电机又可分为：旋转电枢式和旋转磁极式。旋转电枢式主要应用于小容量同步电机中；旋转磁极式应用比较广泛，并成为大中型同步电机的基本结构形式。旋转磁极式同步电机又有隐极、凸极之分。

按同步电机的磁路结构，还有感应子式、爪极式、磁阻式及永磁式等多种类型，感应子式用于中频发电机，爪极式主要用于车辆交流发电机与中频发电机，磁阻式主要适合于驱动与控制用小功率电动机。

世界上第一台电机就是永磁电机，但是早期的永磁材料磁性能很差，致使永磁电机体积很大，非常笨重，因而很快就为电励磁式电机所取代。近年来，随着稀土永磁材料的快速发展，特别是第三代稀土永磁材料钕铁硼（NdFeB）的问世，给永磁电机的研究和开发带来了新的活力。从20世纪80年代初开始，高性能永磁电机发展迅速，其中永磁同步电动机以其高效节能的优点而受到特别的关注。

下面重点介绍旋转磁极式同步电机，此类电机都是由定子和转子两大基本部分组成的。定子部分由定子铁心和电枢绕组组成，转子部分由转子铁心、励磁绕组、转轴等部件组成。

（1）隐极式同步发电机结构

隐极同步发电机都采用卧式结构，如图2-18所示。转子呈圆柱形，气隙均匀。汽轮发电机由于转速较高（一般都是3000r/min），为了固定励磁绕组，大容量的电机几乎全做成隐极式转子。隐极式转子从外形来看，没有明显凸出的磁极，但是在它的励磁绕组里通入直流电流，转子的周围也会出现N极和S极的磁场。图2-19是运行中的汽轮发电机组图片。

定子部分：由铁心、绕组、机座及固定这些部分的其他结构件组成。为了减少定子铁心里的铁损耗，铁心一般采用0.5mm的硅钢片叠成。定子铁心内圆开有槽，一般都做成开口槽，便于嵌线。绕组是嵌在铁心槽内的线圈按一定规律联结而成，可采用三相双层短距叠绕组。一般为避免电流太大，定子绕组采用较高电压，如6.3V、10.5V和13.8kV等。

转子部分：由转子铁心、励磁绕组、护环、中心环、滑环及风扇等部件组成。由于转子转速高，考虑离心力的影响，转子呈细长圆柱形。一般用整块的导磁性好的高强度合金钢锻成，转子表面约2/3部分铣有轴向凹槽，用于嵌放励磁绕组，不铣槽的约1/3部分形成大齿，即磁极。励磁绕组，是由扁铜线绕成的同心式线圈。在水冷电机里，则是用空心导线绕成的。由于隐极电机转速很高，因此励磁绕组在槽内需用不导磁高强度的硬铝槽楔压紧。端部套上用高强度非磁性钢锻成的护环固定。励磁绕组通过装在转子上的集电环与电刷装置才能和外面的直流励磁电源构成回路。图2-20是汽轮发电机的定子绕组与转子的维护安装图片。

（2）凸极同步发电机结构

凸极同步电机转子有明显凸出的磁极，气隙不均匀。分为卧式（同步电动机、补偿机等）和立式（低速大容量水轮发电机）两种结构。由水轮机带动的同步发电机称水轮发电机，由于水轮机的转速较低（一般每分钟只有几十转到几百转），因此把发电机的转子做成凸极式的。因为凸极式的转子，在结构上和加工工艺上都比隐极式的简单。

由于水轮发电机是立式的结构，转子部分必须支撑在一个推力轴承上，推力轴承要承担整个机组转动部分的重量和水的压力，这些向下的压力有时达几百吨，甚至上千吨重，因此大容量水轮发电机，必须很好地解决推力轴承的结构和工艺，以及推力轴承安放的位置等问题。从推力轴承安放的位置，立式水轮发电机可以分为悬吊式和伞式两种不同的结构。悬吊式是指推力轴承装在转子上边的机架上，整个转子是以一种悬吊状态转动。伞式是指推力轴承装在转子下边的机架上，整个转子是以一种被托架着的状态转动。

凸极同步电机定子部分与隐极同步电机或感应电机基本相似。大容量的水轮发电机，由于定子直径太大，通常把它分成几瓣，分别制造后，再运到电站拼装成一整体。

水轮发电机的转子部分是由磁轭、磁极、励磁绕组、转子支架、转轴等组成。立式同步电机由于转速低，因此极数多，要求转动惯量大。所以转子特点是直径大、长度短。磁极由厚1～1.5mm的钢板冲成磁极冲片，用铆钉装成一体，磁极上套装有励磁绕组。磁极上套有励磁绕组，磁极的极靴上还有阻尼绕组。阻尼绕组是由插入极靴阻尼槽内的裸铜条和端部铜环焊接而成，形成一个短接的回路。磁极固定在磁轭上，磁轭常用整块钢板或铸钢做成。

图2-21是运行中的水轮发电机组，图2-22是三峡水电站水轮发电机转子正在吊装。

3.同步电机的励磁方式

励磁系统是给同步电机励磁绕组供电的装置，是同步电机的重要组成部分，发电机励磁系统的技术性能及可靠性，对供电质量、继电保护及机组的启动、安全稳定运行有重大影响。励磁系统的最基本功用是产生可以任意控制其大小的直流电流，称为励磁电流，以维持发电机电压在给定水平。

励磁系统主要作用有：

（1）发电机在运行中，随着负荷的增减和负荷性质的变化，其端电压和无功功率也随之变动，发电机在单机运行时，调节励磁电流可以改变发电机的端电压。与电网并联运行的发电机，调节励磁电流还可以改变发电机的无功功率。

（2）当电力系统发生事故而使发电机端电压下降时，对发电机进行强行励磁，可以提高继电保护动作的可靠性，有助于发电机并列运行的稳定性。

（3）在发电机因突然甩负荷而引起端电压升高时，对发电机进行强行减磁，以限制过电压。

励磁系统的励磁方式有：

（1）直流励磁机励磁。励磁绕组由小型直流发电机供电。

（2）三次谐波励磁。在输出380V的三相四线制小型发电机组中，励磁线圈所需电压只要26V左右就能满足需要。这个电压就是由三次谐波提供的。它是通过在发电机定子铁心槽中埋设的辅助绕组而产生的，再经桥式整流送给励磁电路。

（3）静止整流器励磁。交流主、副励磁机装在发电机大轴上，副励磁机经晶闸管整流供主励磁机励磁，在机外有专门的整流柜，对旋转交流主励磁机输出的交流电流经整流后再通过滑环和电刷送入转子励磁绕组。交流副励磁机可以是永磁机或是具有自励恒压装置的交流发电机。

（4）旋转整流器励磁。主励磁机是旋转电枢式三相同步发电机，旋转电枢的交流电流经与主轴一起旋转的硅整流器整流后，直接送到主发电机的转子励磁绕组。交流主励磁机的励磁电流由同轴的交流副励磁机经静止的晶闸管整流器整流后供给。由于这种励磁系统取消了集电环和电刷装置，故又称为无刷励磁系统。

（5）自并励可控硅静止励磁。励磁系统由以下几部分构成：励磁变压器、可控硅整流装置、励磁调节器、灭磁及过电压保护装置、初励装置，如图2-23所示。这类励磁方式的励磁电源常取自发电机机端，发电机的励磁由接在机端的励磁变压器经可控硅整流后供给，由励磁调节器改变可控硅的控制角来进行励磁调节。多用于20世纪70年代以后的水电机组，以及20世纪90年代以后的大中小型火电机组，是性能良好的励磁系统。

4.同步电机额定值及型号

同步电机铭牌上的额定值主要有如下几个。

①额定容量 S _N 或额定功率 P _N ：指输出功率的保证值。对同步发电机来说，额定容量 S _N 是指出线端的额定视在功率，一般以kVA或MVA为单位。而额定功率 P _N 是指发电机发出的有功功率，单位为kW或MW。对同步电动机 P _N 是指轴上输出的机械功率，单位为kW或MW；对同步调相机则用出线端的额定无功功率来表示其容量，单位为kVar或MVar。

②额定电压 U _N ：是指额定运行时加在定子的三相线电压，单位为V或kV。

③额定电流 I _N ：是指额定运行时流过定子的线电流，单位为A。

④额定功率因数cos φ _N ：指电机额定运行时的功率因数。

⑤额定频率 f _N ：我国标准工频为50Hz。

还有额定转速 n _N ：单位为r/min；额定励磁电压 U _fN ，单位为V；额定励磁电流 I _fN ，单位为A；额定温升。

同步电机的主要系列有：TF—三相同步发电机，其中T—同步、F—发电机；QFQ、QFN、QFS—不同冷却方式的同步发电机，其中QF—汽轮发电机，第三个字母表示冷却方式：Q—氢外冷、N—氢内冷、S—双水内冷。例如，QFN—100—2表示容量为100MW的两极的氢内冷汽轮发电机。TS—三相同步水轮发电机，其中T—同步、S—水轮。例如，TS1264/160—48表示三相同步水轮发电机，定子铁心外径为1264cm，铁心长160cm，极数为48，即额定转速 n _N ＝125r/min。TD—三相同步电动机，其中D—电动机。TT—三相同步调相机，第二个“T”表示调相机。

2.1.7　异步电机

异步电机也是一种交流旋转电机，基于气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩而实现机电能量转换。与同步电机不同的是，异步电机在正常工作时，转子的转速与定子旋转磁场的转速必须保持一定的差异，故称为异步电机。异步电机主要作为电动机使用，但也可作为发电机和电磁制动器使用。异步电机用做发电机，主要用于风力发电。

异步电动机品种规格繁多，其在所有的电动机中应用最为广泛，需求量最大；目前，在电力传动中大约有90%的机械使用交流异步电动机，其用电量约占总电力负荷的一半以上。图2-24是几种异步电机的实物图。

与其他类型的电动机相比，异步电动机的主要优点是结构简单、成本较低、制造、使用和维护方便，运行可靠、效率高；缺点是运行中需从电源吸收无功功率建立磁场，使电力系统功率因数降低；与直流电动机相比，不能平滑调速、调速范围窄，调速性能较差。

异步电机有较高的运行效率和良好的工作特性，从空载到满载范围内接近恒速运行，能满足大多数工农业生产机械的传动要求。异步电动机主要广泛应用于驱动机床、水泵、鼓风机、压缩机、起重卷扬设备、矿山机械、轻工机械、农副产品加工机械等大多数工农生产机械，以及家用电器和医疗器械等。

在异步电动机中较为常见的是单相异步电动机和三相异步电动机，其中三相异步电动机是异步电动机的主体。而单相异步电动机一般用于三相电源不便于使用的地方，大部分是微型和小容量的电机，在家用电器、电动工具、医用器械中应用比较多，例如电扇、电冰箱、空调、吸尘器、电钻等。

1.异步电机工作原理

以鼠笼式三相异步电动机为例，当定子三相对称绕组通过三相对称交流电流后，它们在电动机内部联合产生一个定子旋转磁场，如图2-25所示。这个旋转磁场将以与输入的电源频率 f 成正比的同步转速 n ₁ ＝60 f / p 旋转，则它的磁力线切割转子绕组而产生感应电势。在该电势的作用下，闭合的转子绕组内便有电流通过，电流的有功分量与电势同相位。于是，由电磁力定律可知，转子感应电流与旋转磁场作用形成电磁力，在该电磁力的作用下，电动机转子就以转速 n 旋转，其转向与旋转磁场的方向相同。这时，如果在转子轴上加上机械负载 T _L ，电动机就拖动机械负载旋转，输出机械功率。转子旋转后，转速为 n ，只要转速小于旋转磁场同步转速（ n ＜ n ₁ ），转子与磁场仍有相对运动，电磁转矩 T _e 使转子继续旋转，稳定运行在 T _e ＝ T _L 情形下。异步电机由电磁感应产生电磁转矩，所以又称为感应电机。

在电动机状态下，异步电机转子的转动方向是与旋转磁场的转动方向是一致的。若让转子反方向旋转，只要改变旋转磁场的旋转方向即可，而旋转磁场的旋转方向由流过三相绕组的电流的相序确定。因此，将三相电源线的任意两个端子对调，就可以方便地达到目的。

三相异步电动机只有在 n ≠ n ₁ 时，转子绕组与气隙旋转磁场之间才有相对运动，才能在转子绕组中感应电动势、电流，产生电磁转矩。

通常把同步转速 n ₁ 和电动机转子转速 n 二者之差与同步转速 n ₁ 的比值称为转差率，也称转差或者滑差，用 s 表示，即

虽然 s 是一个没有量纲的量，但它的大小能体现电机转子的转速。例如： n ＝0时， s ＝1； n ＝ n ₁ 时， s ＝0； n ＞ n ₁ 时 s 为负。正常运行的异步电动机，转子转速 n 接近同步转速 n ₁ ，转差率 s 很小，一般 s ＝0.01～0.05。

当异步电机处于电动机状态时，0＜ n ＜ n ₁ ，0＜ s ＜1。由上所述，电机从电网吸收电功率，经过气隙的耦合作用从轴上输出机械功率。

当异步电机处于发电机状态时， n ＞ n ₁ ， s ＜0。此时，原动机拖动转子以转速 n （＞ n ₁ ）旋转。磁场转速慢，转子导体与磁场间存在相对运动，切割磁力线产生感应电动势，进而产生电流。电机从轴上吸收机械功率，经过气隙耦合再向电网输出电功率。

当异步电机处于电磁制动状态时， n ＜0， s ＞1。在电动机状态运行时若先将供电电源降为零，再将三相中其中二相进行对换，再加上电源时，原电动机就成为了一个电磁制动器。这时，转子转向与定子旋转磁场转向相反，转子逆着磁场方向旋转，此时电机既从电网吸收电功率又从轴上吸收机械功率，它们都消耗在电机内部变成损耗。

2.异步电机的结构

按电机转子结构形式的不同，交流异步电机主要分为鼠笼式、绕线式。图2-26是一台鼠笼式三相异步电动机的结构图，它主要是由定子和转子两大部分组成，定子与转子之间有一个较小的空气隙。此外，还有端盖、轴承、机座、风扇等部件。

异步电机定子与同步电机一样，在圆周均布嵌放定子绕组，但转子结构有所不同。同步电机转子励磁绕组必须通电，且是直流电，异步电机就有所不同。

（1）定子部分

包括铁心、定子绕组、机座等，如图2-27所示。

定子铁心是电机磁路的一部分，并起固定定子绕组的作用。为了增强导磁能力和减小铁耗，定子铁心常选用0.5mm或0.35mm厚的硅钢片冲制叠压而成，片间涂上绝缘漆。定子铁心内圆均匀冲出许多形状相同的槽，用以嵌放定子绕组。

定子绕组是异步电动机的电路部分，其材料主要采用紫铜。小型异步电动机常采用三相单层绕组，大中型异步电动机常采用三相双层短距叠绕组形式，三相绕组的6个出线端子均接在机座侧面的接线板上，可根据需要将三相绕组接成Y形或△形。

机座是电动机的外壳，支撑电机各部件，并通过机座的底脚将电机安装固定。全封闭式电机的定子铁心紧贴机座内壁，故机座外壳上的散热筋是电机的主要散热面。中小型电机采用铸铁机座，大型电机一般采用钢板焊接机座。

（2）转子部分

异步电动机的转子主要是由转子铁心、转子绕组和转轴三部分组成的。根据转子绕组的结构形式有鼠笼式转子和绕线式转子之分，如图2-28所示。

转子铁心也是电机磁路的组成部分，并用来固定转子绕组。铁心材料用0.5mm或0.35mm厚的硅钢片冲制叠压而成，通常用冲制定子铁心冲片剩余下来的内圆部分制作。转子铁心固定在转轴上，其外圆上开有槽，用来嵌放转子绕组。

在鼠笼式异步电机中，转子绕组是一个自己短路的绕组。转子槽内有导体，导体两端用短路环连接起来，形成一个闭合的绕组。这种转子无须也无法通入电流，转子中的电流是靠定子感应到转子上的电势，在闭合的导体回路中形成的。在工程中，鼠笼式转子的闭合回路有两种形式，一种是一般电机所常用的，槽内导体与两端端环用铝铸为一体，由于铝的导电率低，而且耐热能力也差，所以不适用于要求结构紧凑，转子电流大的场合；另一种是槽内导体和两端端环均为铜或铜合金，两者之间用焊接方式连在一起。

在绕线式异步电机中，转子绕组与定子绕组相似，也是嵌线式的。嵌线后连成三相，再根据需要连成Y形或△形。一般小容量电动机连接成△形，大、中容量电动机连接成Y形。转子绕组的三条引线分别接到转子轴上的三个彼此绝缘的集电环上，用一套电刷装置引出来，转子绕组通过集电环和电刷与外电路可变电阻相连接后短接形成闭合回路，如图2-29所示。通过可变电阻可改变转子回路结构参数，从而改变电动机的运行性能。

（3）气隙

异步电动机的气隙是均匀的。大小为机械条件所能允许达到的最小值。它比同容量直流电动机的气隙要小得多。在中、小型异步电动机中，气隙一般为0.2～2mm左右。

3.异步电动机铭牌数据

异步电动机铭牌数据主要包括：型号：用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。以“Y132M－4”为例，型号中Y—异步电动机，132—机座中心高（mm），M—机座长度代号（S短、M中、L长），4—磁极数（极对数 p ＝2）。异步电动机的系列有80多种，例如：Y—异步电动机，YR—绕线转子异步电动机，YK—大型高速（快速）异步电动机，YL—笼型转子立式异步电动机，YHT—换向器调速异步电动机，YDY—单相电容启动异步电动机等。额定功率 P _N ：是指电机在额定运行时轴上输出的机械功率，单位为kW。额定电压 U _N ：定子绕组在指定接线形式下应加的线电压，单位为V。额定电流 I _N ：定子绕组在指定线形式下的线电流，单位为A。额定频率 f _N ：我国标准工频为50Hz。额定转速 n _N ：额定工况下的转子转速，单位为r/min。绕组联结方式：△接法或者Y接法。

另外，还有额定运行时的效率 η _N 和额定运行时的功率因数cos φ _N 等，鼠笼电机的效率 η _N 一般在72%～93%。额定负载时的功率因数最大，一般为0.7～0.9，空载时功率因数很低，约为0.2～0.3。在实际应用中应注意电动机的节电降耗，选择合适容量的电机，防止“大马”拉“小车”的现象。

2.1.8　微特电机

微特电机通常指的是性能、用途或原理等与常规电机不同，且体积和输出功率较小的微型电机和特种精密电机，全称微型特种电机。其外径通常不大于130mm，输出功率从数百mW到数百W，一般小于735W（1马力）。但在较大的控制系统中，有些微特电机的体积和输出功率都已突破了这个范围，有的特种电机的功率达到10kW左右。

1914年，巴拿马运河首先用自整角电机系统控制水闸。同年，美国开始生产1/20～1/200马力D型直流电动机系列，并在自动控制系统中得到应用。20世纪40年代前后，微特电机在自动控制系统和军事装备中推广，先后出现自整角电机、旋转变压器、伺服电动机和测速发电机系列。20世纪60年代起，相继出现了无刷直流电动机、步进电动机、力矩电动机、直线电机和多极角度传感器等。20世纪70年代，一些不同于电磁感应原理的新型微特电机，如压电电动机、霍尔电机、光电电机等，向实用化推进。20世纪80年代以来，微特电机与专用集成电路、控制器、驱动器等集成，组成组件或系统，显著扩展了微特电机的范围和功能，成为各种控制系统中重要的基础元件。

微特电机的主要特点：①普通电机的主要任务是转换能量，微特电机在自动控制系统中只起一个元件的作用，主要任务是完成信号的传递与转换；②特殊的使用环境，如地上、水下、海洋、太空，高温、低温、潮湿、冲击、振动、辐射等，要在各种恶劣的环境条件下仍能准确、可靠地工作；③要求体积小、重量轻、耗电少。

微特电机大体上可分为驱动用微特电机和控制用微特电机，前者用来驱动各种机构、仪表及家用电器等。后者在自动控制系统中起传递、变换和执行控制信号的作用。表2-1是驱动用微特电机的分类，表2-2是控制用微特电机的分类。

图2-30是直线电机实物图，图2-31是超声波电机实物图。

图2-32是伺服电机实物图，图2-33是测速发电机实物图。

图2-34是旋转变压器实物图，图2-35是自整角机实物图，图2-36是步进电机实物图。

微特电机品种多达5000余种，规格繁杂，广泛应用于军事装备、航空航天、电子产品、工业自动控制、家用电器、办公自动化、交通运输、通信、电动工具、仪器仪表、电动玩具等方面，主要用户分布在视听、办公自动化、电动车（含汽车）、家电和空调等领域。

例如，微特电机是汽车上的关键零部件之一，配置的微特电机越多，汽车采用电机驱动控制代替机械控制的部位越多，汽车的电控自动化程度越高，驾驶操控汽车就更方便，一辆轿车应用微电机可达40台左右，豪华型轿车甚至会配备上百台微电机。

汽车用微特电机主要分布于汽车的发动机、底盘、车身三大部位及附件中，并将逐步成为汽车的动力系统。

汽车发动机部件上的应用：主要是在汽车启动机、电喷控制系统、发动机水箱散热器及发电机中的应用。除交流发电机外，这些部件中应用多台直流电动机。

汽车底盘车架上的应用：主要是在汽车电子悬架控制系统、电动助力转向装置、汽车稳定性控制系统、汽车巡行控制系统、防抱死控制系统及驱动动力控制系统的应用。其中广泛应用永磁式直流电动机或永磁式步进电动机。

汽车车身部件上的应用：主要是在中央门锁装置、电动后视镜、自动升降天线、电动天窗、自动前灯、电动汽车坐椅调整器、电动玻璃升降器、电动刮水器、空调系统、电动电子车速里程表等的应用。其中普遍应用永磁式直流电动机和永磁式步进电动机。

我国是微特电机生产大国，总产量约占世界总产量的60%以上，预计“十二五”期末我国微特电机年产量将达100亿台。

面对节能减排的压力，高效节能、静音舒适、无害无污染、高出力省材料、安全可靠的微特电机在家用电器、电动车辆和汽车领域的发展前景十分广阔。

随着电子信息产品向高性能、小型化、薄型化发展，为了适应微特电机与信息网络相结合，片状化、轻量化、小型化、高速化、高精度、高性能的微特电机将在视听摄录、计算机、手机、复印机等设备中占有重要地位。

机器人等高新技术产业的规模不断扩大，迫切需要高精度、高性能、高效率、高可靠、高出力、一体化、智能化、低转速、大力矩等高技术含量的微特电机。风力发电系统、微电子机械系统、混合动力汽车和电动汽车驱动系统等领域需要研制先进的特种电机系统实现高效能量转换。 XGatUSL7T14wNYR4fy7ch3BOjNftw1fEQ1HLoYP2Ko2LdIUpcIxuGwbOLsFZk6ab