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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
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
特种电机
伺服电动机
伺服电动机在自动控制系统中用作执行元件，用 于将输入的控制电压转换成电机转轴的角位移或角速 度输出，伺服电动机的转速和转向随着控制电压的大 小和极性的改变而改变，即电动机在控制电压的作用 下驱动工作机械工作。 通常作为随动系统、遥测和遥控系统及各种增量 运动控制系统的主传动元件。
测速发电机
E=Kn
—K是常数
步进电机
步进电动机是一种将电脉 冲信号转换成输出轴的角位移 或直线位移的电动机，每当一 个电脉冲加到步进电动机的控 制绕阻上时，它的轴就转动一 定的角度，角位移量与电脉冲 数成正比，转速与脉冲频率成 正比，又称为脉冲电动机。在 数字控制系统中，步进电动机 常用作执行元件。目前，它广 泛应用于数控机床、轧钢机、 军事工业、数模转换装置以及 自动化仪表等方面。
特种电机
什么是特种电机
特种电机通常指的是结构、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或特 种精密电机，一般其外径不大于130mm。 特种电机可以分为驱动用和控制用特种电机两大类。 驱动用特种电机主要用来驱动各种机构、仪表以及家 用电器等；控制用特种电机事在自动控制系统中传递、 变换和执行控制信号的小功率电机的总称，用作执行 元件或信号元件，测量元件包括旋转变压器，交、直 流测速发电机等；执行元件主要有交、直流伺服电动 机，步进电动机等。
根据励磁方式的不同，步进电动机分为反应式、永磁式 和感应子式（又叫混合式），其中反应式步进电动机应用较多。 按相数分为单相、两相、三相和多相等形式。 三相磁阻式步进电动 机的定、转子铁心都 由硅钢片叠压而成。 定子上有六个磁极， 每两个相对的磁极上 有同一相控制绕组， 同一相控制绕组可以 并联可以串联；转子 铁心上没有绕组，只 有四个齿，齿宽等于 极靴宽。
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
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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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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
第4章特殊电机
直流测速发电机的工作原理是在永久磁铁产生的恒定磁场中，电枢以转
速n旋转，电枢导体切割恒定磁通 ，而在其中产生感应电动势E。电动势E
的极性决定于测速发电机的转向，电动势E的大小与转速成正比，即
E =Ce n
可见直流测速发电机的输出电压与转速成正比。因此只要测出直流测速 发电机的输出电压，就可测得被测机械的转速。
三相同步电动机的定子和三 相异步电动机的定子结构是相同 的，在定子铁心槽内嵌有三相交 流绕组，转子也称磁极，有凸极 和隐极两种结构。同步电动机通 常用凸极式，在转子铁心上绕有 励磁绕组，通过电刷和滑环引入 直流电，如图4-33所示。
在同步电动机的三相定子绕 组内通入三相交流电，即产生旋 转磁场，当励磁绕组加上励磁电 流时，转子产生磁极，在定子旋 转磁场的带动下与旋转磁场同步 旋转。
二、直线异步电动机的工作原理 2
向直线异步电动机初级三相绕组中通入三相交流电后，也将产生 一个气隙磁场，沿直线方向呈正弦分布且将按U、V、W的相序直线 移动。由于该磁场是平移的，因此称为行波磁场，该行波磁场在移动 时将切割次级导体，在导体中产生感应电动势和电流，该电流与行波 磁场相互作用，产生电磁力使次级沿行波磁场移动的方向作直线运动， 且次级移动的速度小于行波磁场移动的速度。
二、 微型同步电动机 1
微型同步电动机按工作原理可分永磁式、 反应式、磁滞式三种。
1.永磁式微型同步电动机 永磁式微型同步电动机的转子由永久磁 钢构成磁极，形成转子磁场。当定子绕组加 上交流电源，产生旋转磁场后，即带动转子 同步旋转。为了能产生起动转矩，可在转子 边缘装笼型导条，如图4-35。 永磁式微型同步电动机常用在日用电器 中的电动定时程控器中。
直线电动机可以由直流、同步、异步、步进等旋转电动机演变而 成，由异步电动机演变而成的直线异步电动机使用最多。这里，我们 只就直线异步电动机的结构和工作原理做一些简单的介绍。
速n旋转，电枢导体切割恒定磁通 ，而在其中产生感应电动势E。电动势E
的极性决定于测速发电机的转向，电动势E的大小与转速成正比，即
E =Ce n
可见直流测速发电机的输出电压与转速成正比。因此只要测出直流测速 发电机的输出电压，就可测得被测机械的转速。
三相同步电动机的定子和三 相异步电动机的定子结构是相同 的，在定子铁心槽内嵌有三相交 流绕组，转子也称磁极，有凸极 和隐极两种结构。同步电动机通 常用凸极式，在转子铁心上绕有 励磁绕组，通过电刷和滑环引入 直流电，如图4-33所示。
在同步电动机的三相定子绕 组内通入三相交流电，即产生旋 转磁场，当励磁绕组加上励磁电 流时，转子产生磁极，在定子旋 转磁场的带动下与旋转磁场同步 旋转。
二、直线异步电动机的工作原理 2
向直线异步电动机初级三相绕组中通入三相交流电后，也将产生 一个气隙磁场，沿直线方向呈正弦分布且将按U、V、W的相序直线 移动。由于该磁场是平移的，因此称为行波磁场，该行波磁场在移动 时将切割次级导体，在导体中产生感应电动势和电流，该电流与行波 磁场相互作用，产生电磁力使次级沿行波磁场移动的方向作直线运动， 且次级移动的速度小于行波磁场移动的速度。
二、 微型同步电动机 1
微型同步电动机按工作原理可分永磁式、 反应式、磁滞式三种。
1.永磁式微型同步电动机 永磁式微型同步电动机的转子由永久磁 钢构成磁极，形成转子磁场。当定子绕组加 上交流电源，产生旋转磁场后，即带动转子 同步旋转。为了能产生起动转矩，可在转子 边缘装笼型导条，如图4-35。 永磁式微型同步电动机常用在日用电器 中的电动定时程控器中。
直线电动机可以由直流、同步、异步、步进等旋转电动机演变而 成，由异步电动机演变而成的直线异步电动机使用最多。这里，我们 只就直线异步电动机的结构和工作原理做一些简单的介绍。
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。
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。
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。
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第13章 特种电机
13.3.1 基本构造 励磁绕组
•
F n1
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• IF EF
发送机
•
F
n1
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IJ
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接收机
整步绕组
•
•
EF
EJ
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ΔE
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F
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IF
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图13-6 三相自整角机的接线图与工作原理
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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。
特种电机的种类和适用范围
电机行业专业求职平台特种电机的种类和适用范围
现在就电机行业来说电机种类数不胜数而且生产厂家也是多如牛毛，但是就目前的形势来说，普通电机并不是适用于所有行业，对于特殊的行业必须采用特种电机，也只有特种电机才能完成正常的工作。
目前我国的特种电机主要有：国内特种电机主要包括防爆电机、起重冶金电机、电梯电机、船用电机、牵引电机和屏蔽电机等。
防爆电机行业是特种电机行业中的一个重要产业，其产品主要面向煤炭工业、石油化工等部门。
由于国家宏观经济形势持续快速发展，防爆电机行业整体经济形势良好，全行业完成的工业总产值、产品产量、利润等都逐年递增，国内市场需求不断上升，产品销售明显增加，同时，出口创汇也逐年攀高。
特种电机的使用范围比较广泛，但是主要适用于，广泛应用于工业、农业、国防、公共设施、家用电器等各个领域。
特种电机指为了满足各类机械设备对其拖动电机性能要求的不同，而专门针对某一类型的机械设备特殊需要而单独设计、制造的特殊专用电机，国民经济的增长为特种电机行业的持续快速发展奠定了良好的基础。
特种电机是电机中的一种，它跟普通的电机一样都是作为驱动的动力源。
特种电机在我国已经形成相对完整的产业链。
电机学课件-特种电机
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。
D1
主 绕
1
组 D2
n U2 Ra T
Ce CTCe 2
n n1
n2
U 2'
U
'' 2
U
''' 2
U
' 2
n3
U
'' 2
0
U
''' 2
T
7. 交流伺服电动机
交流伺服电动机就是两相异步电动机, 它的定 子上有空间相差90o两相分布绕组, 一相为励 磁绕组f, 与励磁电源连接, 另一相是控制绕组K, 与控制信号相连接 。
副绕组线径较细、匝数较少, 电抗小, 阻值大。 它们的轴线在空间相隔90°电角度, 启动电流不 同相, 形成椭圆磁场。
K D1
起动绕组与起动开关K串联后 和工作绕组并联按到同一单相
电源上, 如图所示。当电动机转
U1
主绕组
速上升到70～80％同步转速时, 通过起动开关K断开起动绕组
D2
电路, 使电机只有一个工作绕组
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分
特种电机
步进电动机的应用
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。
• 超导单极直流电机
采用超导励磁绕组及液态电刷，可 以制成高电压、大电流、大容量的 直流电机。有圆盘式和折入式两种。 这两种电机均可作发电机运行（由 原动机驱动），也可作电动机运行 (由电刷引入电流)。超导单极直流 电机适用于船舶推进、轧钢、大型 卷扬机和慢速压缩机等场合，很有 发展前途。
超声波液压电电动机
• 它是利用压电材料的逆压电效应，将电能转换为 弹性体的超声振动，并将摩擦传动转换成运动体 的旋转或直线运动。这类电动机具有运行速度低， 出力大，结构紧凑，体积小，噪声小等优点，而 且不受环境磁场的影响，可以应用于生物生命科 学，光学仪器，高密度机械等领域。
步进电动机
• 英文名称：stepping motor 英文名称： • 定义：将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位 定义： 移的控制电动机。 • 应用学科：机械工程（一级学科）；仪器仪表元 应用学科： 件（二级学科）；仪表电机（三级学科）
特种电机
特种电机tezhongdianji
特种电机是电机中的一类主要是指因为使用环境和制作工业的特殊而区 别通用电机的名称。随着工业化发展以及自动化技术提高特种电机的使 用范围越来广泛种类越来越多。是以一类新型特种电机（步进电动机、 自整角机、直线电动机、超声波电动机等等之类的）为例，综述其原理， 结构，性能，应用以及研究热点。
• 永磁同步电动机
• 近年来，随着电力电子技术、微电 子技术、新型电机控制理论和稀土 永磁材料的快速发展，永磁同步电 动机得以迅速的推广应用。永磁同 步电动机具有体积小，损耗低，效 率高等优点，在节约能源和环境保 护日益受到重视的今天，对其研究 就显得非常必要。
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-
特种电机
定子
a)
b)
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1.1 基本结构
次级
次级
初级
初级
a)
初级
b)
次级
初级
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次级
次级 N S N S N S
N S N S N S 初级
初级
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1.2 工作原理 当初级的多相绕组中通入多相电流后， 当初级的多相绕组中通入多相电流后，会产生一个气隙磁 这个磁场的磁通密度波是直线移动的，称为行波磁场 行波磁场， 场，这个磁场的磁通密度波是直线移动的，称为行波磁场，如 所示。 图2所示。显然，行波的移动速度与旋转磁场在定子内圆表面上 所示 显然， 的线速度是相同的， 的线速度是相同的，称为同步速度
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直线电机是由旋转电机演化而来，如图 所示 所示。 直线电机是由旋转电机演化而来，如图1所示。原则上各种 型式的旋转电机， 直流电动机、异步电动机、同步电动机等 型式的旋转电机， 如直流电动机、异步电动机、同步电动机等 均可演化成直线电动机。 这里主要以国内外应用较多的直线感 均可演化成直线电动机。 这里主要以国内外应用较多的直线感 应电动机为例介绍直线电机的基本结构和工作原理 为例介绍直线电机的基本结构和工作原理。 应电动机为例介绍直线电机的基本结构和工作原理。
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2 超声波电动机
超声波电动机（ 超声波电动机（ultrasonic motor — USM）是20世纪末发展 ） 世纪末发展 起来的一种新的微型驱动电机， 起来的一种新的微型驱动电机， 它的基本结构及工作原理与传 统电机完全不同，没有绕组和磁路， 统电机完全不同， 没有绕组和磁路， 不以电磁相互作用来传递 能量，而是基于压电材料的逆压电效应 基于压电材料的逆压电效应， 能量 ， 而是基于压电材料的逆压电效应， 利用超声波振动来实 现机电能量转换。超声波电动机结构简单，体积小，重量轻， 现机电能量转换 。 超声波电动机结构简单， 体积小 ， 重量轻， 力矩大，响应快，控制精度高，可以运用于照相机的自动调焦、 力矩大， 响应快 ， 控制精度高， 可以运用于照相机的自动调焦 、 门式窗帘的直接驱动、机器人的关节控制等场合。 门式窗帘的直接驱动、 机器人的关节控制等场合。 超声波电动 机是典型的机电一体化产品，它涉及电机学 振动学、摩擦学、 电机学、 机是典型的机电一体化产品， 它涉及 电机学 、 振动学、 摩擦学 、 功能材料、电子技术、自动控制技术和检测技术等多学科， 检测技术等多学科 功能材料 、 电子技术、 自动控制技术和检测技术等多学科， 目 前仍是国内外研究的重点。 前仍是国内外研究的重点。
特种电机：永磁电机
特种电机
2．永磁直流无刷电动机的工作原理
永磁直流无刷电动机三相定子绕 组接成星形，转子位置传感器与转子 同轴相连，控制电路对位置信号进行 逻辑变换后产生控制信号，经放大后 触发逆变器的功率开关元件通断，使 三相定子绕组按一定的顺序通过电流。 永磁直流无刷电动机基本结构示意图
特种电机
永磁直流无刷电动机原理图
特种电机
3．永磁直流无刷电动机的特点 直流电动机主要优点：调速和启动特性好，堵转转矩大，因而 被广泛应用于各种驱动装置和伺服系统中。 直流电动机的缺点：直流电动机都有电刷和换向器，其间形成 的滑动机械接触严重地影响了电动机的精度、性能和可靠性，所产 生的火花会引起无线电干扰，缩短电动机寿命，换向器电刷装置又 使直流电动机结构复杂、噪声大、维护困难。
永磁直流无刷电动机基本结构示意图 1—定子 2—转子 3—转子位置传感器 4—检测磁极
特种电机
(1)永磁直流无刷电动机本体是实现机电能量转换的部件， 由定子和转子两部分组成。
转子采用稀土永磁材料做永磁体，但在 转子铁心中没有嵌放笼式绕组和其他启动装 置。定子绕组一般采用三相交流绕组。定子 绕组接成星形或三角形后，通过驱动电路的 开关元件，接到直流电源上输入电能。
定转子实物图
特种电机
(2)转子位置传感器主要是检测转子所处的位置，以便确 定驱动电路中开关元件的导通顺序和驱动电路中开关元件的导 通角，从而决定了电枢磁场的磁状态。
(3)驱动电路主要是由开关元件组成的逆变电路。驱动电 路是将转子位置传感器检测到的转子位置信号进行处理，按一 定的逻辑关系输出，去触发功率开关管。它的输出频率不是独 立调节的，而是受控于转子位置检测信号。
星形结构 星形结构 并联磁路结构
并联磁路结构
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。
自动化控制中的特种电机
自动化控制中的特种电机目前以电路网络为中心的传统控制系统逐步被PLC控制系统所替代。
以PLC为核心的控制系统可以达到更精确的控制效果，能对复杂系统、非线性系统实现复杂、智能的控制算法，达到良好的效果。
通过网络也能实现远程控制。
特种电机的出现是社会对生产效率，产品质量，产品精度的要求提高的必然结果。
本文讨论的是特种电机中的步进电机与伺服电机。
标签：产生;原理;现状1970年，英国Leeds大学步进电机研究小组首创一个开关磁阻电机（Switchednbsp;Reluctancenbsp;Motor，nbsp;SRM）雏形，这是关于开关磁阻电机最早的研究。
1972年，进一步对带半导体开关的小功率电动机（10w～1kw）进行了研究。
到了1975年有了实质性的进展，并一直发展到可以为50kw的电瓶汽车提供装置。
上个世纪80年代初随着电力电子、微电脑和控制技术的迅猛发展而突飞猛进发展起来的一种新型调速驱动系统，具有结构简单、运行可靠及效率高等突出特点。
连续控制系统能反映信号的通与断，信号的大小和变化，使控制系统获得更好的静态与动态特性，完成更复杂的控制任务。
随着电力电子技术、控制理论以及微处理器技术的发展，电力电子变换器供电的连续控制系统使电力控制执行系统的性能指标出现了很大变化，不仅可以满足快速启、制动以及正、反转的要求（即四象限运行状态），而且可以确保整个电力控制执行系统工作在具有较高的调速、定位精度和较宽的调速范围内。
这些性能指标的提高，使得设备的生产率和产品质量大大提高。
不仅仅在电力系统，在复杂工件的加工，复杂轨迹的控制和实现里具有广泛应用。
在轻工业方面的用处更加广泛。
步进电动机（steppingmotor）步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。
当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（称为“步距角”），它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。
可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
特种电机：测速发电机
特种电机
四、测速发电机的工作特性
测速发电机的工作特性
特种电机
特种电机
五、测速发电机的基本要求和用途 1．主要用途 测速发电机具有测速、阻尼和计算等功能。 2．基本要求
(1)作测速元件时，要求有较高的灵敏度、线性度，且反应要 快。
(2)作计算元件时，要求有较高的线性度，较小的温度误差和 剩余电压，但对灵敏度则要求不高。
特种电机
§测速发电机
一、测速发电机的分类直流测速发机测速发电机 交流测速发电机
永磁式直流测速发电机 电磁式直流测速发电机 同步测速发电机 异步测速发电机
特种电机
二、直流测速发电机
1．直流测速发电机基本结构 直流测速发电机的结构与普通小型直流电动机相同，一般多为 两极。永磁式直流测速发电机的主磁极采用永久磁铁，电磁式直流 测速发电机的励磁绕组是他励式。电枢部分则完全与直流电动机相 同。
特种电机
三、交流测速发电机 1．交流测速发电机基本结构 交流测速发电机由定子和转子两部分组成。定子铁心中嵌放了
两套在空间上互差90°电角度的绕组，其中一个是励磁绕组LL，另 一个是输出绕组LO。交流测速发电机转子有笼形和空心杯形两种。 转子用电阻率较大、厚为0.2~0.3mm 的磷青铜制成，其定子有内、 外定子之分。
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2．直流测速发电机工作原理 电磁式直流测速发动机的励磁绕组通入励磁电流后，在气隙
中产生主磁场，直流测速发动机转轴与被测机构通过联轴器接在 一起，若机构的转速为n，则直流测速发动机电枢绕组要切割主磁 场的磁力线，产生的交变感应电动势通过电刷与换向器，转变成 直流电势输出，其大小为：
输出电压与转子的转速成正比，只要用电压表测得这电压值， 便可以求得被测机构的转速。