特种电机及驱动技术-资料

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特种电动机相关介绍

上传说明：本论文仅供大家学习和参考用步进电动机stepping motor步进电动机把电脉冲信号变换成角位移以控制转子转动的微特电机。

在自动控制装置中作为执行元件。

每输入一个脉冲信号，步进电动机前进一步，故又称脉冲电动机。

步进电动机多用于数字式计算机的外部设备，以及打印机、绘图机和磁盘等装置。

步进电动机的驱动电源由变频脉冲信号源、脉冲分配器及脉冲放大器组成，由此驱动电源向电机绕组提供脉冲电流。

步进电动机的运行性能决定于电机与驱动电源间的良好配合。

步进电动机分为机电式及磁电式两种基本类型。

机电式步进电动机由铁心、线圈、齿轮机构等组成。

螺线管线圈通电时将产生磁力，推动其铁心心子运动，通过齿轮机构使输出轴转动一角度，通过抗旋转齿轮使输出转轴保持在新的工作位置；线圈再通电，转轴又转动一角度，依次进行步进运动。

1磁电式步进电动机主要有永磁式、反应式和永磁感应子式3种形式。

永磁式步进电动机由四相绕组组成。

A相绕组通电时，转子磁钢将转向该相绕组所确定的磁场方向;A相断电、B相绕组通电时，就产生一个新的磁场方向，这时，转子就转动一角度而位于新的磁场方向上，被激励相的顺序决定了转子运动方向。

永磁式步进电动机消耗功率较小，步矩角较大。

缺点是起动频率和运行频率较低。

2反应式步进电动机在定、转子铁心的内外表面上设有按一定规律分布的相近齿槽，利用这两种齿槽相对位置变化引起磁路磁阻的变化产生转矩。

这种步进电动机步矩角可做到1°～15°，甚至更小，精度容易保证，起动和运行频率较高，但功耗较大，效率较低。

3永磁感应子式步进电动机又称混合式步进电动机。

是永磁式步进电动机和反应式步进电动机两者的结合，并兼有两者的优点。

步进电机的应用主要用于数字控制系统中，精度高，运行可靠。

如采用位置检测和速度反馈，亦可实现闭环控制。

步进电动机已广泛地应用于数字控制系统中，如数模转换装置、数控机床、计算机外围设备、自动记录仪、钟表等之中，另外在工业自动化生产线、印刷设备等中亦有应用。

特种电机

3
通电运行，如图 8-2（c）所示。 4、罩极式单相异步电动机罩极式单相异步电动机的结构示意图，如图 8-3 所示。当主绕组中通过单相电流时，产生脉振磁通 A 。 A 可分为穿过未被罩主磁极部分的磁通 A1 和穿过被罩主磁极部分的磁通 A 2 。
A 2 在短路铜环 K 中感应产生电动势 E k 和电流 I k ，罩极部分的图 8-6 罩极式单相异步
1
电角度
（不一定是两相对称绕组）。分相式单相异步电动机又分为电阻分相式、电容分相式和电容
靴表面罩住，短路环即为起动绕组，如图 8-3 所示。
（a）电阻分相式
（b）电容分相式（c）电容运行式图 8-3 罩极式单相异步电动机
图 8-2 分相式单相异步电动机
8.1.2 单相异步电动机的工作原理
【展开讲解】单相异步电动机的工作原理。单相异步电动机定子有两相绕组，一相是主绕组，一相是起动绕组。电动机起动后进入稳定运行状态时起动绕组可以断电，也可以不断电。下面我们分析只有主绕组通电和两相绕组均通电情况下电动机的工作原理。 1、一相绕组通电时的单相异步电动机单相交流电流是一个随时间按正弦规律变化的电流，它所产生的磁场是脉振磁场。由第 3 章对绕组磁动势的分析可知，一个脉振磁动势可以分解为两个大小相等、方向相反、转速相同的旋转磁动势，旋转磁动势的幅值等于脉振磁动势幅值的一般。因此，我们可以把一相通电的单相异步电动机等效地看成两台同轴运行的三相异步电动机。这两台电动机参数完全相同，旋转磁动势转速相同，都等于同步转速 n1 ，但旋转方向相反。当单相异步电动机稳定运行在电动状态时，转速为这时我们将旋转磁场旋转方向与转子旋转方向相同的 n，一台三相异步电动机定义为正序电动机；相反的另一台称为反序电动机。画出正序和反序三相异步电动机的机械特性分别如图 8-4 中的曲线 1 和曲线 2。正序电动机机械特性曲线 1 和反序电动机机械特性曲线 2 合成的机械特性曲图 8-4 单相异步电动机一相绕组通电时的机械特性

特种电动机

由上面分析可知，要改变电动机的转向，只需改变定子绕组通电的顺序即可。
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项目2 特种电动机
在工程技术中，这种运行方式被称为“三相单三拍”。“三相”是指定子有三个绕组，“单”是指只给一相绕组单独通电，“拍”是指定子绕组每改变一次通电方式称做一拍， “三拍”表示三种通电方式组成一个工作循环。
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图9-1直流电机主要部件外形图
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图9-2带电刷的刷握示意图
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图9-3换向器剖面图
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图9-4电刷的研磨方法
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图9-5交流伺服电动机示意图
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图9-6反应式步进电动机示意图
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图9-7三相单三拍运行方式示意图
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ห้องสมุดไป่ตู้
图9-8步进电动机典型结构
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1.反应式步进电动机的结构反应式步进电动机也是由定子和转子两部分组成，如图9-6
所示。它的定子用薄硅钢片叠压而成，做成凸极式。六个磁极均匀分布在定子铁芯圆周的内表面，磁极上都装有线圈，相对的两个磁极上的线圈串联起来，形成三个独立的绕组，分别用A 相、B相和C相表示。它们可以连接成星形或三角形。独立绕组的数目称做步进电动机的相数。一般有三相、四相、五相、六相等(注意:这里的相仅表示独立的绕组线圈，与交流电的“三相”是不同的)。转子也用薄硅钢片叠压而成，表面均匀分布四个齿，齿上没有绕组，本身也不具有磁性。
步进电动机每走一步所转过的角度称为步距角，用表示。三相单三拍运行方式步距角 =30°。在实际使用中，还可AB两相同时通电，使转子轴线转至AB两相之间的轴线，按AB→BC → CA的顺序，两相同时依次通电，称为三相双三拍运行方式。
3.小步距角步进电动机要满足系统对控制精度的要求，则步距角要小。常用的减

特种电机原理及应用

特种电机原理及应用
同学们，今天咱们来聊聊特种电机，了解一下它的原理和应用。

啥是特种电机呢？特种电机就是和咱们平常常见的那种普通电机不太一样的电机。

先来说说它的原理。

特种电机的种类可多啦，不同种类的原理也不太一样。

比如说，步进电机，它是通过给电机不同的脉冲信号，来控制电机转动的角度和速度。

就好像是你一步一步地指挥它该怎么走，走多快。

再比如，直线电机，它能直接把电能转化为直线运动的机械能，不像普通电机还得通过一些传动装置来实现直线运动。

还有无刷直流电机，它没有电刷，减少了摩擦和损耗，通过电子换向器来控制电流方向，让电机更高效地运转。

那特种电机都用在啥地方呢？这应用可广泛啦！
在医疗器械领域，像那种高精度的医疗设备，比如微创手术里用的器械，就需要特种电机来提供精准的控制和动力。

在航空航天领域，卫星的姿态调整、飞行器的各种动作控制，也离不开特种电机。

再比如说，在机器人领域，机器人的关节活动、手部的精细操作，都得靠特种电机来实现。

给大家举个例子，在一些自动化生产线上，需要把零件准确快速地移动到指定位置，这时候就会用到直线电机，因为它能直接提供直线的动力，速度快，精度高。

还有，在一些智能安防设备中，比如可以自动旋转的摄像头，就可能用到步进电机，能精确地控制摄像头的转动角度。

特种电机之所以叫“特种”，就是因为它们有着特殊的性能和功能，能满足一些普通电机做不到的需求。

但是，特种电机的设计和制造通常也更复杂，成本也比较高。

同学们，虽然特种电机的原理和应用可能有点难理解，但只要咱们多学习，多观察生活中的各种设备，就能更好地明白它们的重要性啦。

特种电动机教学课件pptx

结构特点
定子和转子均由硅钢片叠压而成，转子上无绕组，定子上有集中绕组，具有结构简单、坚固耐用
等优点。
工作原理
利用磁阻最小原理产生电磁转矩，通过控制开关器件的通断来实现电动机的运行。
应用领域
适用于各种需要调速和高效率的场合，如纺织机械、印刷机械等。
直流无刷电动机
结构特点
采用电子换向器代替机械换向器，具有无级调速、高效率、低噪声等优点。
性能测试
对驱动系统进行性能测试，如效率、噪音、可靠性等指标
优化改进
针对测试结果进行优化改进，提高驱动系统性能
06
特种电动机应用领域探讨与展望
新能源汽车领域应用现状及前景分析
01
新能源汽车市场现状及趋势
随着环保意识的提高和政策的推动，新能源汽车市场迅速增长，对特种
电动机的需求也日益增加。
02
包括电源、控制器、功率变换器、电动机等部分
设计要求
高效率、低噪音、高可靠性、长寿命等
特种电动机特点
如高速、高精度、大扭矩等，对驱动系统提出更高要求
硬件电路设计实例分析
主电路设计
控制电路设计
保护电路设计
电磁兼容性设计
电源电路、功率变换器电路等
控制器电路、信号调理电路等
过流保护、过温保护等
减少电磁干扰，提高系统稳定性
分类
根据工作原理和结构特点，特种电动机可分为永磁同步电动机、开关磁阻电动机、直线电动机、超声波电动机等。
发展历程及现状
发展历程
从最初的直流电动机到交流电动机，再到特种电动机的逐步发展，经历了漫长的历程和不断的技术创新。
现状
随着科技的不断进步和应用需求的不断提高，特种电动机在各个领域得到了广泛的应用，并形成了多样化的产品系列。

特种电机及驱动技术-共54页文档

特种电机及驱动技术-
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本身就是讲道理 ……法律，也 ----即明示道理。— —爱·科克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一定颓败。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律面前人人是平等的。 ——波洛克
不像交流变频调速中 - 一台变频器可带动两台或多台电机
2)只能专机专用
不像交流变频调速中 - 当变频器发生故障时可将电机切换至工频电源继续运行
30
3)理论特殊 - 未像其他较成熟调速技术普及，推广难度大
交流变频调速 - 20世纪 60年代时技术上已趋成熟
我国引进纺织机械中 - 已大量应用
低速性能好
没有感应电动机在起动时所出现 - 冲击电流现象震动大幅减小 - 提高电机安全系数
23
4)可实现 - 转速和转矩调节
电动与发电运行状态 - 自动转换工作效率高 - 节约电能损耗主要产生于 - 定子
温升较小 - 电机易于冷却转子无永磁体 - 可允许有较高温升
不必担心消磁 - 导致性能降低
26
7)具备 - 四象限运行状态
较强的再生制动 - 大幅度节约电能有利于环保模糊控制 - 使容错能力增强
某一相故障 - 电机仍可以转动只是 - 转矩有所减小
27
（5）分析此特种电机的缺点
28
缺点
调速技术
比较新型 - 电机控制方式与变频调速相比 - 存在不足
29
1)电机控制只能 1 拖 1
21
3)由控制器根据起动与运行的不同 - 可预定
控制 - 起动极导通时间协调 - 各极通电时差使电机 - 起动转矩增大相对其他起动方式 - 起动电流缩小

特种电机的介绍

1 3EJ IJ cosJ
1
（13-3）
根据旋转磁场和电磁转矩旳基本概念，当电磁转矩为正时，其方向是使转子顺着旋转磁场方向转动；而当电磁转矩为负时，其方向是使转子逆着旋转磁场方向转动。所以，TF和TJ 都是倾向于使δ=0。假如只有接受机旳转子能够自由转动，它将沿着旋转磁场旳方向转动，直至δ=0 。假如发送机旳转子不断地旋转，则接受机旳转子也将以一样旳速度不断地旋转。
13
第13章特种电机
13.3.1 基本构造励磁绕组
•
F n1
•
• IF EF
发送机
•
F
n1
•
•
IJ
EJ
接收机
整步绕组
•
•
EF
EJ
a)
•
ΔE
•
•
IJ •
EJ J
EF
F
•
IF
b)
图13-6 三相自整角机的接线图与工作原理
14
第13章特种电机
13.3.2 工作原理
TF
TJ
3EFIF cosF
2
第13章特种电机
13.1 旋转变压器
旋转变压器是输出电压与转子转角成一定函数关系旳特种电机，其一、二次侧绕组分别放在定、转子上，一次侧绕组与二次侧绕组之间旳电磁耦合程度与转子旳转角亲密有关。
按照输出电压与转子转角间旳函数关系，能够分为正余弦旋转变压器和线性旋转变压器等。正余弦旋转变压器旳输出电压与转子转角成正余弦函数关系，而线性旋转变压器旳输出电压在一定转角范围内与转子转角成正比。可见，旋转变压器是将角度信号转换成与其成某种函数关系旳电压信号，其主要用途就是进行坐标变换、三角运算和角度数据传播等。

电机及拖动基础第13章-特种电动机

2）运行稳定，即电动机具有线性的机械特性和调节特性。
伺服电动机可分为直流伺服电动机和交流伺服电动机，下面分别加以介绍。
-3-
第13章特种电动机
13.1.1 直流伺服电动机直流伺服电动机有两种：一种是电励磁式直流伺服电动机，另一种是永磁式直流伺服电动机，其基本结构和工作原理与普通直流电动机相同。直流伺服电动机主要有两种控制方式，一种是电枢控制，即通过改变电枢电压来实现对转子转速的控制；另一种是磁场控制，即通过改变励磁电压来实现对转子转速的控制（对电磁式直流伺服电动机而言）。电枢控制的优点是电动机的机械特性和调节特性的线性度好，调速范围广，系统响应迅速，所以下面以电枢控制电磁式直流伺服电动机为例，介绍相应的机械特性和调节特性。
-9-
第13章特种电动机
交流伺服电动机的转子电阻往往较大，这是为了保证当控制绕组电压为零时，电动机能立刻停转，如下图所示。
n s n1
sm
Te
n s n1
Te Te Te
O
Te
Te Te
O
sm
Te
n1 a)
n1 b)
增大转子电阻
-10-
图13-5 交流伺服电动机的自转现象及消除
-13-
第13章特种电动机
13.2.1 基本结构磁阻电动机属于交流同步电机，其定子与一般交流电机相同，而转子结构型式却是多种多样的，只要转子直轴方向与交轴方向的磁阻不相等，根据磁阻最小原理即可产生磁阻转矩。图13-8 所示是最常用的两种结构，这种转子与一般异步电动机笼型转子的差别仅在于具有与定子极数相等的凸极，属于单边凸极的结构。
机械特性和调节特性：
n n1
U c U cN

特种电机的原理与应用

特种电机的原理与应用特种电机是指和普通电机相比，具有特殊结构、特殊工作原理或者特殊工作环境的电机。

其原理与应用涵盖了多个领域，下面将详细介绍特种电机的原理与应用。

特种电机的原理主要包括传统电机的基本原理和特种电机的特殊原理。

传统电机的基本原理是基于电磁感应的原理，通过导线产生的磁场与外加磁场相互作用，导致力和转矩的产生。

而特种电机的特殊原理则是在传统电机的基础上，通过增加特殊结构或者特殊材料，使得电机在特定的工作条件下表现出特殊的功能。

1.航空航天领域：在航空航天领域，特种电机主要用于推进系统和控制系统。

其中推进系统包括发动机和涡轮机的驱动，为载人飞行器和无人飞行器提供动力。

控制系统则包括舵机和液压泵等，用于控制和调节飞机的各种运动和姿态。

2.医疗器械领域：在医疗器械领域，特种电机主要用于手术机器人、心脏起搏器、电动轮椅等设备。

手术机器人通过特种电机的精确控制，可以实现微创手术，减少对患者的创伤。

心脏起搏器通过特种电机的稳定工作，可以对心脏进行节律调节。

电动轮椅通过特种电机的驱动，可以实现患者的自由移动。

3.机器人领域：在机器人领域，特种电机主要用于关节的驱动和控制。

机器人的关节需要具有高速、高力矩和高精度的特点，特种电机可以满足这些要求。

关节驱动和控制的准确度和灵活性直接影响机器人的工作能力和效率。

4.磁悬浮领域：在磁悬浮领域，特种电机主要用于磁悬浮轴承和磁悬浮列车。

磁悬浮轴承通过特种电机产生的磁场，实现对轴承的悬浮和控制。

磁悬浮列车则通过特种电机的驱动，实现列车的高速运行和平稳悬浮。

5.新能源领域：在新能源领域，特种电机主要用于风力发电机组和太阳能发电设备。

风力发电机组通过特殊的叶轮结构和特种电机的驱动，将风能转化为电能。

太阳能发电设备则通过特种电机的跟踪控制，使太阳能电池板始终面向太阳，提高能量的吸收效率。

综上所述，特种电机的原理与应用十分广泛，涉及了航空航天、医疗器械、机器人、磁悬浮和新能源等多个领域。

驱动电机技术介绍-概念解析以及定义

驱动电机技术介绍-概述说明以及解释1.引言1.1 概述驱动电机技术是指应用电力学、电子学和控制理论等相关知识，设计、制造和应用各种类型的电动机的技术。

随着科技的快速发展和社会对环保能源的需求增加，驱动电机技术作为一项重要的关键技术，正逐渐得到广泛应用并不断取得新的突破。

驱动电机技术的核心是将电能转化为机械能，通过不同的驱动方式和控制手段，来实现机械设备的运动和驱动。

通过对电机的设计和优化，可以实现高效能量转化和精确的运动控制，从而提高设备的性能和效率。

驱动电机技术在各个领域都有广泛的应用。

在工业领域，驱动电机被广泛应用于各种机械设备和生产线，如工业机器人、机床、输送设备等。

在交通运输领域，驱动电机技术则应用于电动车辆和轨道交通系统，成为替代传统内燃机驱动的重要选择。

与传统的内燃机驱动相比，驱动电机具有许多优势。

首先，驱动电机具有高效能量转化的特点，能够更有效地利用能源并减少能源的浪费。

其次，驱动电机具有较低的噪音和振动水平，能够提供更加舒适和安静的工作环境。

另外，驱动电机也可以根据需要进行精确的控制，实现更加灵活和精准的运动。

总之，驱动电机技术的广泛应用和不断创新将进一步推动科技的进步和社会的发展。

本文将详细介绍驱动电机技术的基本原理、分类以及应用领域，并对驱动电机技术的发展趋势、优势和挑战以及前景进行探讨。

希望通过本文的介绍，读者可以对驱动电机技术有一个全面的了解，同时也能够认识到其在现代社会中的重要性和潜力。

1.2 文章结构文章结构部分的内容：文章结构部分旨在介绍本篇文章的整体框架，以便读者可以更好地理解文章的组织结构和内容流程。

本文分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分（Chapter 1）首先概述了驱动电机技术的重要性和应用领域，说明了本文的研究背景和意义。

接着，介绍了文章结构的目的，即为读者提供全面的驱动电机技术介绍。

最后，对本篇文章的大纲进行了总结，提供了读者对文章内容的预期。

正文部分（Chapter 2）是本文的核心部分，主要分为三个小节。

1特种电机及驱动提要

SMA驱动器的研究热点
Cu基SMA驱动器的开发与研究
多种形式的SMA驱动器开发
内嵌式SMA驱动器的研究
提高SMA驱动器的反应速度
电致伸缩驱动器
(压电驱动器)
(超声波电动机)
磁致伸缩驱动器
磁体在磁场下的变形（焦耳效应）利用磁致伸缩现象，性能优于陶瓷，应用类似
3.8 静电驱动器
利用电荷间的库仑力作功

直线感应电机等效电路
关于等效电路
r1
r1
x1
x1
r2 '
1 s r2 ' s
U1
b0
Re
RL
r2 '
1 s r2 ' s
Rf
关于电磁场的分析

（1)基于麦克斯韦方程（2）用了二个理想化模型

直线感应电动机的模型是由以下三层组成的：
1
2 3

By Bme
j (t x )
第一层：初级
浙江大学
特种电机及驱动现代新型电机与现代驱动系统
项目介绍
目录
第一部分：现代新型电机及驱动第1章现代新型电机及应用概述第2章新型旋转电机
2.1永磁无刷电机 2.2新型开关磁阻电机 2.3磁浮电机 2.4新特种电机
第3章直线电机
第4章非电磁类电机
4.1 超声波电机
4.2 形状记忆电机
旋转直线
应用：除尘，静电类，电子照相等）小、微功率，简单
光驱动器（大小厘米级：膜）
利用光致伸缩、光吸收而产生磁化的材料
盘形转子
超导驱动器
铌合金
液态转子
圆柱形转子
利用临界温度上——呈磁性利用临界温度下——呈退磁性

特种电机的介绍-2022年学习资料

特种电机-13.33单相自整角机-脉振磁动势分解-Байду номын сангаас-发送机-接收机--16--图13-7单相整角机
特种电机-13.4同服电动机-伺服电动机的作用是把输入的电压控制信号转换成输出的角位移或角速度在-运动控制系统中，伺服电动机是以执行机构的身份出现的，所以又称为执行电动机。-对伺服电动机的本要求是：-1可控性好，即无电压控制信号时转子不自转，控制信号一旦出现，电动机马-上转动，而控信号一旦消失，电动机立刻停转：-2运行稳定，即电动机具有线性的机械特性和调节特性。-伺服电动机分为直流伺服电动机和交流伺服电动机，下面分别加以介绍。--17-
特种电机-3.1.3畸变补偿-当输出绕组有了负载以后，其输出电压便不再是转角的正、余弦函数。轴-Z-分量-Za-Q-D4-交轴-Z:-b--6-图13-2旋转变压器的负载情况
第3-特种电机-U-R2-空载-△UU-负载-图13-3输出特性的畸变-直轴分量对输出特性畸变影响是很小的，引起畸变的主要原因应该是交轴分量。--7-
特种电机-3.2.1交流测速发电机-励磁绕组-交流测速发电机的定子上嵌有-两相绕组，一相是励磁组，另一-相是输出绕组，它们在空间互差-90电角度，如图13-5所示。交-流测速发电机的转子有种结构，-一种是笼型转子，一种是杯型转-子。-⑧-ER-图13-5异步测速发电机的绕组结构-2-
特种电机-13.3自整角机-自整角机是用于同步传动系统中的一种特种电机，它通过电的方式在两个或 -个以上无机械联系的转轴之间传递角位移或使之同步旋转。自整角机有三相和单相-之分，三相自整角机常用于大功率传动系统中，也称为“电轴”；单相自整角机-则主要用于控制系统中。这里主要介绍三相自角机的基本结构和工作原理。--13-

电机学课件-特种电机学习资料

A
C
B
B
C
A
图4-35 三相反应式步进电动机结构示意图
图4-36是一台三相六极转子有40 个齿的小步距角反应式步进电动机展开图，A、B、C为磁极上的三相控制绕组，每个磁极上有5个齿，与转子上的齿具有相同齿宽和齿距。
可以计算每极下的齿为
Zr 40 6271 2mp 231 3 3
Zr为齿数，m为相数，p为磁极对数。转子齿距为9o。
D1
U1 C
D2
副绕组
F2
F1
4．电容起动运转式单相异步电动机
电容起动运转式单相异步电动机在副绕组回路中串联两个互相并联的电容器，其中一个为起动电容和—个起动开关串联，另—个为工作电容，使得电动机既具有较好的起动性能，又具有较好的运行性能，如图4-14所示。
电动机起动后，当转速达到
额定转速的70％～80%时，起
n
1 2
罩极电动机
1
2
3
k Ik Ek
罩极绕组 ——短路环
穿过短路环与不穿过短路环的两部分磁场有时间相位差——两个磁场在空间和时间上不同相
合成磁场是椭圆形旋转磁场，旋转方向从未罩极部
6．直流伺服电动机
伺服电动机是把输入的电信号(如电压)变为转轴的角位移或角速度输出的电动机。无信号到来，伺服电动机转子静止不动；有信号到来，转子就立即转动，当信号消失，转子立即停止。伺服电动机能带动一定的负载，在自动控制系统中作为执行元件，所以又称为执行电动机。
动开关断开，将起动电容Cst
Cst K
切断，工作电容C仍接在电路中。电容器C是运转时长期使
D1
用的，可采用金属膜纸介电容；
电容器Cst是起动时短时工作

特种电机的原理与应用

特种电机的原理与应用1. 引言特种电机是指应用于特定场合、特定用途的电机，具有特殊的构造和工作原理。

本文将介绍几种常见的特种电机，包括步进电机、直线电机和无刷直流电机，并对它们的工作原理和应用进行详细阐述。

2. 步进电机步进电机是一种将电脉冲信号转化为机械转动的电机，它通常由定子、转子和驱动电路组成。

步进电机的工作原理是通过改变定子绕组的电流方向，使得转子按照一定的角度旋转。

步进电机具有结构简单、精度高、容易实现定位控制等特点，广泛应用于CNC机床、3D打印机、纺纱机等精密设备。

•主要特点：–精度高：步进电机可以实现精确的定位控制，具有较高的转动精度。

–高扭矩：步进电机在低速和静止状态下可以提供较大的转矩。

–可控性好：步进电机可以通过改变驱动电流的频率和脉冲数来控制转速和转动方向。

3. 直线电机直线电机是将电能转化为直线运动的电机，相比传统的转动电机，直线电机可以直接提供线性运动，无需转换机构。

直线电机通常由定子、转子和驱动电路组成，其工作原理是通过改变定子绕组的电流方向，产生磁场，从而实现转子的线性运动。

直线电机具有快速反应、高加速度和定位精度高等特点，广泛应用于自动化生产线、自动驾驶系统等领域。

•主要特点：–快速反应：直线电机具有瞬时响应能力，能够快速启停，适用于需要快速动作的场合。

–高加速度：直线电机可以实现高加速度的直线运动，适用于对速度要求较高的应用。

–定位精度高：直线电机的定位精度通常在微米级别，具有较高的定位精度。

4. 无刷直流电机无刷直流电机是一种不需要刷子与转子接触的电机，通过电子换向器实现转子位置的反馈和换向。

无刷直流电机通常由转子、定子和电子换向器组成，其工作原理是通过定子绕组和转子磁场的交互作用，实现转子的旋转。

无刷直流电机具有高效率、低噪音、长寿命等特点，广泛应用于无人机、电动汽车等领域。

•主要特点：–高效率：无刷直流电机的效率通常比传统的刷式直流电机高，能够减少电能损耗。

第4章特种电机课件

性能评价与优缺点分析
1. 永磁体退磁风险
在高温或强磁场环境下，永磁体可能发生退磁现象，影响电机性能。
2. 控制复杂度高
为了实现高性能控制，PMSM需要采用复杂的控制算法和精确的传感器，增加了控制系统的复杂度和成本。
03
开关磁阻电机
工作原理及结构特点
工作原理
开关磁阻电机利用磁阻最小原理，通过控制电流脉冲的幅值、宽度和相位来实现电机转矩和转速的控制。
驱动方式
直线电机的驱动方式主要有电压驱动、电流驱动和功率驱动。电压驱动是通过改变电机的端电压来控制电机的运动，具有简单、易实现的优点，但动态响应较慢。电流驱动是通过改变电机的电流来控制电机的运动，具有较快的动态响应，但需要较复杂的电流控制电路。功率驱动则是通过同时改变电机的电压和电流来控制电机的运动，具有较快的动态响应和较高的控制精度，但需要更复杂的功率控制电路。
应用领域
主要用于微型机器人、智能家居、玩具等领域。
光驱动微型特种电机
工作原理
应用领域
利用光能转换为机械能，通过光照射驱动电机转动。
主要用于光控系统、微型机器人、精密仪器等领域。
结构特点
由光电转换器件、微型电机和输出轴等组成，具有非接触驱动、响应速度快、精度高等优点。
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结构特点
PMSM主要由定子、转子和永磁体组成。定子一般采用三相绕组，转子则采用永磁体产生磁场。根据永磁体在转子上位置的不同，PMSM可分为表贴式和内置式两种结构。
控制策略与调速方法
控制策略
PMSM的控制策略主要包括矢量控制（FOC）和直接转矩控制（DTC）。矢量控制通过变换电流来控制电机转矩和磁通，实现高性能调速；直接转矩控制则直接对电机转矩进行控制，具有快速响应特性。

特种电机的结构、控制原理及应用.

课程设计报告课题名称特种电机的结构、控制原理及应用目录摘要 (II)ABSTRACT........................................................................................................................................ I II 第1章绪论 . (1)1.1 课题背景 (1)1.2 课题意义及主要工作 (1)第2章步进电动机 (2)2.1步进电动机的分类、结构及特点 (2)2.1.1步进电动机的分类 (2)2.1.2步进电动机的结构及特点 (2)2.2步进电动机的工作原理、主要参数及特性 (4)2.2.1步进电动机的工作原理 (4)2.2.2主要参数及特性 (5)2.3步进电动机的应用 (6)第3章三相交流伺服电动机 (7)3.1交流伺服电动机结构 (7)3.2交流伺服电动机工作原理 (7)3.2.1交流伺服电动机工作原理 (7)3.2.2交流伺服电动机有以下三种转速控制方式 (8)3.3三相交流伺服电动机的应用 (8)第4章总结 (9)参考文献 (10)谢辞 .................................................................................................................. 错误！未定义书签。

摘要随着自动化技术、计算机技术、电力电子技术的发展，特别是高性能永磁材料的问世，电动机制造技术水平得到了极大的提高，也为特种电动机的制造、控制和应用提出了更高的要求，提供了更广阔的发展空间。

本旨在通过对特种电动机的构造、调速控制原理及应用的介绍，达到快速学习特种电动机控制技术及应用的目的。

本次课题设计着重介绍步进电动机、伺服电动机的的结构、控制原理及应用。

关键词：特种电机、步进电动机、伺服电动机ABSTRACTAlong with the automation technology, computer technology, the development of power electronic technology, especially the high performance permanent magnetic materials available, motor manufacturing technology level has been greatly improved, but also for the special motor manufacturing, control and application put forward higher request, provided more vast development space.This aims to construct special motor, speed control principle and application, achieve rapid learning special motor control technology and application for the purpose of. This design introduced the stepper motor, servo motor structure, control principle and application.Keywords:special motor, stepper motor, servo motor第1章绪论1.1 课题背景当今世界，各种先进的科学技术飞速发展，给人们的生活带来了深远的影响，它极大的改善我们的生活方式。

特种电机的应用技术详解

特种电机的应用任务一伺服电动机的应用学习目标了解伺服电动机的特点、用途和分类；认识伺服电动机的结构；熟悉伺服电动机的基本工作原理和主要运行性能；了解伺服电动机的控制方式。

任务分析伺服电动机也称执行电动机，在自动控制系统中作为执行元件其作用是把输入的电压信号变换成转轴的角位移或角速度输出。

输入的电压信号称为控制电压，改变控制电压可以改变伺服电动机的转速及转向。

自动控制系统对伺服电动机的基本要求有如下几点。

（1）快速响应，灵敏度高；（2）无“自转”现象，即当控制电压为零时，电机应能迅速自动停转；（3）要有尽可能大的调速范围；（4）具有线性的机械特性和调节特性；（5）过载能力强。

根据使用电源的不同，伺服电动机分为直流伺服电动机和交流伺服电动机两大类。

直流伺服电动机输出功率较大，功率范围为1～600 W，有的甚至可达上千瓦；而交流伺服电动机输出功率较小，功率范围一般为0.1～100 W，基中最常用的在30W以下，如图5-1所示。

图5-1 几种伺服电动机外形知识链接一、直流伺服电动机1．基本结构2．工作原理及特性直流伺服电机的工作原理与普通小型他励直流电动机相同，其转速由信号电压控制。

信号电压若加在电枢绕组两端，称为电枢控制；若加在励磁绕组两端，则称为磁场控制。

由于电枢控制的直流伺服电机具有机械特性线性度好、精度高、响应速度快等优点，所以在工程上多采用电枢控制方式。

直流伺服电机的机械特性方程式与他励直流电动机一样：2ae e TRUn T n TC C Cβφφ=-=-采用电枢控制时，为控制信号电压，为常数。

图5-2（a）为电枢控制式直流伺服电机的接线原理图，当电枢电压改变时，可得一组平行的机械特性，如图5-2（b）所示，从机械特性可以看出，负载转矩一定即电磁转矩一定时，转速与控制信号电压成正比。

当控制信号电压消失时，电动机工作在能耗制动状态，能迅速停转。

改变电枢电压的极性，伺服电动机就反转。

图5-2 直流伺服电动机的电路与机械特性（a）电枢控制接线原理图（b）电枢控制机械特性直流伺服电动机的优点是具有线性的机械特性，起动转矩大，调速范围大。