电动车轮子要转,机器人要活动行走,风扇要转,无人机螺旋桨也要转——只要东西会动,就离不开电机。

但是说实话,如果之前没怎么接触过电机,或者只是偶尔碰一下,刚开始真有点头大。BLDC、PMSM、IM、SRM、步进电机……种类一大堆,翻开手册看不懂,上网一搜全是论文,满屏的公式,看三行就想关掉。
最近我淘到一份英飞凌官方的《电机手册》,今天借这个机会,简单聊聊电机那些事儿,文末附102页电子档下载方式。
01
这份手册是英飞凌和德国亚琛工业大学一起搞的,讲的是各种电机和发电机。
它主要说了这几件事:电机长什么样、怎么工作、怎么控制它、它有哪些关键参数、有什么优缺点、一般用在哪儿。每一类电机的讲解结构都一样,方便你快速找到想看的内容。
跟市面上很多资料不一样,这本手册故意避开了复杂的数学公式,基本上看不到那些让人头疼的微积分推导。它主要通过实物图、结构简图和曲线图表来讲解,对照着看比干看文字爽多了。

而且它不是从理论推导的角度写,而是站在使用者的立场——比如你是一个做电机驱动开发的工程师,想知道这电机到底好不好用、怎么控,它就讲这些。
手册里不会给那种这个电机就是最好的绝对结论,因为电机的表现很大程度上取决于具体用在什么地方、电磁怎么设计的、控制算法怎么写。它只是把客观的特征和规律告诉你,你自己判断。
02
这本手册一共100多页,涵盖了市面上最常见的几种电机类型,每一种都单独成章。
第一个是感应电机(IM),也叫异步电机。这是工业界最常用的电机,传送带、风机、水泵、压缩机,到处都是它的身影。它结构简单、皮实耐造、价格便宜,转子就是几根铝条或者铜条,不容易坏。但它有个缺点,就是控制起来要算转差率,效率比永磁电机稍微低一点。
第二个是永磁同步电机(PMSM),这玩意儿最近几年特别火,新能源汽车、伺服驱动、工业机器人里用的基本都是它。它的效率高、力矩密度大、控制精度高,但缺点是需要用到永磁体,尤其是稀土磁铁,成本不低。
第三个是无刷直流电机(BLDC),很多人分不清它和PMSM。其实它俩本质上都是永磁同步电机,只不过BLDC用的是方波(六步换相)控制,结构简单、控制容易、成本低,无人机、电动工具、电动自行车里用得特别多。

第四个是开关磁阻电机(SRM),这玩意儿比较特殊,转子上既没有磁铁也没有绕组,就是一块叠片的铁疙瘩。靠磁阻最小原理工作。这个用得少,就不介绍了。
第五个是步进电机,这个大家应该不陌生,常用于打印机、3D打印机这类产品。它的特点是对数字脉冲做出响应,给一个脉冲转一个角度,开环控制就能用,不需要编码器,成本低。缺点是效率低、高速时力矩掉得很快。
还有一些其它介绍,大家可以自己下来看。虽说写得比较基础,但是对于没有接触过这一块的朋友来说,感觉还是有点难度。如果你真的很感兴趣,建议先通读几遍,脑子里先有个印象,等以后用到了再拿出来翻。