《型、特种电机漫谈》PPT课件
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特种电机的介绍专业知识讲座
正弦 输出 绕组
Z2
-2-
文第档1来3章源于特网种络仿，电。文文机档档所如提有供不的当信之息处仅，供请参联考系之本用人，或不网能站作删为除科。学依据，请勿模
13.1.2 工作原理
首先分析空载时的情况，此时只有定子励磁绕组 D1—D2施 加交流励磁电压，其余三个绕组全部开路。 显然，励磁绕组将 在气隙中产生一个脉振磁场， 这个脉振磁场将在正、余弦输出 绕组中分别感应出电动势，即
2）二次侧补偿：如图13-4所示。
D1
Z1
Z4
?
U S1
D3
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I 12
D4
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F 12 ?
Z3
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F 34
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Z2
D2
Z 12
Z 34
a)
b)
图13-4 二次侧补偿的旋转变压器
-7-
文第档1来3章源于特网种络仿，电。文文机档档所如提有供不的当信之息处仅，供请参联考系之本用人，或不网能站作删为除科。学依据，请勿模
按照输出电压与转子转角间的函数关系，可以分为 正余弦 旋转变压器和线性旋转变压器等。正余弦旋转变压器的输出电 压与转子转角成正余弦函数关系，而线性旋转变压器的输出电 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的电压信号，其主要用 途就是进行坐标变换、三角运算和角度数据传输等。
U ? Ea ? Ce? n ? Cn
1 ? Ra 1 ? Ra
R
R
（13-2）
为了减小电枢电流及电枢反应的去磁作用，应尽可能采用比 较大的负载电阻R， 并保证转速范围不要太大。 对于电励磁式 直流测速发电机， 可以安装补偿绕组来抑制电枢电流对主磁通 的影响，减小误差。
特种电机及其控制绪论课件
特种电机及其控制绪论课件
4、特种电机的种类很多，而且仍在不断创新和发展 之中。一般来说，新工艺、新材料的采用，必然带 来电机设计方法的改变和电机运行性能的变化；而 即使采用同样的工艺和材料，特殊的设计也必然导 致特殊的电机性能。
稀土永磁电机、超导电机从设计到运行都与普通 电机有很大的差别。而稀土永磁同步电机可以设计 为宽调速电机——解决恒功率弱磁运行速度范围窄 的难题；也可以设计为高效电机——我国开发的超 高效稀土永磁同步电机的效率，比美国预计2007年 推出的最高效电动机的效率高2~4个百分点，而且小 一个机座号。
特种电机及其控制绪论课件
2）目前发展
❖ 日本在超声电机的研究和应用上都处于领先地位。 ❖ 美国、德国、法国、英国等都己经或正在投入大批的人力、
物力开发超声电机，努力追赶日本。特别是美国，仅 Pennysyvania州立大学在1994－1998年就投入1.5亿专门从 事压电材料和超声电机研究。德国GmbH公司的产品已用于奔 驰汽车自动窗门。 ❖ 我国超声电机研究是从二十世纪九十年代开始，其中清华大 学、哈尔滨工业大学、吉林工业大学、浙江大学、南京航空 航天大学先后开展了超声电机的研究，但尚未进入商业应用。 清华大学物理系超声电机项目研究组 http:/// 南京航天航空大学 超声电机研究中心
特种电机及其控制绪论课件
0.2 特种电机的应用
(1) 信息处理领域：配套微电机全世界年需求量约15 亿台(套)，绝大部分是精密永磁无刷电动机、精密步 进电动机。
(2) 交通运输领域:在高级汽车中，为了控制燃料和 改善乘车感觉以及显示有关装置状态的需要，要使 用40~50台电动机，而未来豪华轿车上的电机可多达 80台。汽车电器配套电机主要为永磁直流电机、无 刷直流电机等。电动车辆驱动用电机主要是无刷直 流电动机、开关磁阻电动机、永磁同步电动机等等， 这类电机的发展趋势是高效率、高出力、智能化。 在机车驱动、轮船推进中也取得了广泛应用，如直 线电机用于磁悬浮列车、地铁的驱动。
4、特种电机的种类很多，而且仍在不断创新和发展 之中。一般来说，新工艺、新材料的采用，必然带 来电机设计方法的改变和电机运行性能的变化；而 即使采用同样的工艺和材料，特殊的设计也必然导 致特殊的电机性能。
稀土永磁电机、超导电机从设计到运行都与普通 电机有很大的差别。而稀土永磁同步电机可以设计 为宽调速电机——解决恒功率弱磁运行速度范围窄 的难题；也可以设计为高效电机——我国开发的超 高效稀土永磁同步电机的效率，比美国预计2007年 推出的最高效电动机的效率高2~4个百分点，而且小 一个机座号。
特种电机及其控制绪论课件
2）目前发展
❖ 日本在超声电机的研究和应用上都处于领先地位。 ❖ 美国、德国、法国、英国等都己经或正在投入大批的人力、
物力开发超声电机，努力追赶日本。特别是美国，仅 Pennysyvania州立大学在1994－1998年就投入1.5亿专门从 事压电材料和超声电机研究。德国GmbH公司的产品已用于奔 驰汽车自动窗门。 ❖ 我国超声电机研究是从二十世纪九十年代开始，其中清华大 学、哈尔滨工业大学、吉林工业大学、浙江大学、南京航空 航天大学先后开展了超声电机的研究，但尚未进入商业应用。 清华大学物理系超声电机项目研究组 http:/// 南京航天航空大学 超声电机研究中心
特种电机及其控制绪论课件
0.2 特种电机的应用
(1) 信息处理领域：配套微电机全世界年需求量约15 亿台(套)，绝大部分是精密永磁无刷电动机、精密步 进电动机。
(2) 交通运输领域:在高级汽车中，为了控制燃料和 改善乘车感觉以及显示有关装置状态的需要，要使 用40~50台电动机，而未来豪华轿车上的电机可多达 80台。汽车电器配套电机主要为永磁直流电机、无 刷直流电机等。电动车辆驱动用电机主要是无刷直 流电动机、开关磁阻电动机、永磁同步电动机等等， 这类电机的发展趋势是高效率、高出力、智能化。 在机车驱动、轮船推进中也取得了广泛应用，如直 线电机用于磁悬浮列车、地铁的驱动。
微控电机与特种电机学习PPT教案
自动化设备驱动 分析微控电机在自动化设备中的应用，如传送带驱动、泵 驱动等，并讨论如何选择合适的驱动和控制方案以提高设 备性能。
航空航天领域应用 探讨微控电机在航空航天领域中的应用，如卫星姿态控制、 无人机飞行控制等，并分析其对系统性能的影响及优化措 施。
05
特种电机驱动与控制技术
驱动方式选择及电路设计
实验结果分析和讨论
2. 结果讨论
探讨不同控制参数对电机 性能的影响规律
根据实验结果，评价微控 电机和特种电机的性能特 点
分析实验中遇到的问题和 解决方法，提出改进意见
THANKS
感谢观看
性能指标
评价特种电机性能的主要指标包括额 定功率、额定转速、额定转矩、效率、 调速范围、定位精度等。这些指标直 接影响电机的应用范围和性能表现。
04
微控电机驱动与控制技术
驱动方式选择及电路设计
1 2 3
驱动方式选择 根据微控电机的特性和应用需求，选择合适的驱 动方式，如电压驱动、电流驱动或PWM驱动等。
合适的特种电机和相应的驱动控制技术，实现精密仪器的稳定可靠驱动。
06
微控电机与特种电机应用领域及前景展望
微控电机应用领域介绍
机器人技术
微控电机在机器人关节驱动、末端执行器控制等方面发挥重 要作用，是实现机器人高精度、高灵活性运动的关键部件。
自动化设备
微控电机广泛应用于自动化生产线、数控机床、工业机器人 等自动化设备中，实现精确定位、快速响应和高效能控制。
02
微控电机原理及特性
微控电机概述
定义
微控电机是一种通过微小控制信 号实现高精度、快速响应的电动
机。
分类
根据驱动方式可分为直流微控电机、 交流微控电机等；根据应用领域可 分为机器人用微控电机、自动化设 备用微控电机等。
航空航天领域应用 探讨微控电机在航空航天领域中的应用，如卫星姿态控制、 无人机飞行控制等，并分析其对系统性能的影响及优化措 施。
05
特种电机驱动与控制技术
驱动方式选择及电路设计
实验结果分析和讨论
2. 结果讨论
探讨不同控制参数对电机 性能的影响规律
根据实验结果，评价微控 电机和特种电机的性能特 点
分析实验中遇到的问题和 解决方法，提出改进意见
THANKS
感谢观看
性能指标
评价特种电机性能的主要指标包括额 定功率、额定转速、额定转矩、效率、 调速范围、定位精度等。这些指标直 接影响电机的应用范围和性能表现。
04
微控电机驱动与控制技术
驱动方式选择及电路设计
1 2 3
驱动方式选择 根据微控电机的特性和应用需求，选择合适的驱 动方式，如电压驱动、电流驱动或PWM驱动等。
合适的特种电机和相应的驱动控制技术，实现精密仪器的稳定可靠驱动。
06
微控电机与特种电机应用领域及前景展望
微控电机应用领域介绍
机器人技术
微控电机在机器人关节驱动、末端执行器控制等方面发挥重 要作用，是实现机器人高精度、高灵活性运动的关键部件。
自动化设备
微控电机广泛应用于自动化生产线、数控机床、工业机器人 等自动化设备中，实现精确定位、快速响应和高效能控制。
02
微控电机原理及特性
微控电机概述
定义
微控电机是一种通过微小控制信 号实现高精度、快速响应的电动
机。
分类
根据驱动方式可分为直流微控电机、 交流微控电机等；根据应用领域可 分为机器人用微控电机、自动化设 备用微控电机等。
特种电机ppt演讲
开关磁阻电机只能在半周内出力；
为了进一步了解该电机的特点及与其他电机的区别，下表列出了几种电机的性能比较。
5、因为相电流换向位置处的电感小，故换向冲击振 绕组电感比SR电机要小很多。 绕组电感比SR电机要小很多。 定子齿上装有集中式绕组；
2、因主磁场由高性能永磁体建立,相绕组匝数较少、 在Ψpm 减少区通入幅值为Im 的“负向电流”削弱Ψpm。 设通入的三相电流为图2（b）所示的“理想”方波电流， 不仅所用主开关器件多（每相至少要用两只主开关器件），
DSPM 电机（双凸极永磁电机 ）是磁阻电机和永磁电 机的有机结合体，是开关磁阻电机的创造性发展。
开关磁阻电机的双凸极结构在转矩输出方面有一些问题，
主要表现在:
为了解决这些问
(1) 由于主开关必须在电感较大处关断，电流换相较慢，从 而降低了转矩输出；
题，90 年代初， 人们将永磁材料 嵌入转子(或定子)
5、因为相电流换向位置处的电感小，故换向冲击振 动和噪声较小。
缺点
双凸极永磁电机
1、DSPM 采用双极性功率变换器，以能提供正、负向电流， 不仅所用主开关器件多（每相至少要用两只主开关器件）， 而且存在因误触发降低了电动机结构整体性和坚固程度；
3、磁阻转矩虽然在理想条件下其平均值为零，但实际运行 中，若控制参数不合适，不仅可能形成负的平均转矩，削 弱电动机的输出转矩，而且会增大瞬时转矩脉动；
(2) 为了增加饱和度以提高开关磁阻电机出力，定转子间气 体内，形成所谓
隙较小，因此将产生噪声和振动问题；
的双凸极永磁电
(3) 开关磁阻电机只能在半周内出力；即正半周电感增加时 机。
产生电动转矩， 而负半周电感减小时产生制动转矩，材
料利用率低。
基于线性假设，以一相绕组单独通电为例进行分析 ，这时相绕组磁链Ψph为永磁磁链Ψpm 与其自感磁链Ψi 之和，即： 在外形尺寸基本相同的情况下，DSPM 电机的转矩/电流比和转矩/惯量比均明显高于其他各类电机,而其永磁材料用量不到永磁无刷直 流电机和永磁同步电机的一半,具有明显的优势。 双凸极永磁电机基本结构和工作原理
为了进一步了解该电机的特点及与其他电机的区别，下表列出了几种电机的性能比较。
5、因为相电流换向位置处的电感小，故换向冲击振 绕组电感比SR电机要小很多。 绕组电感比SR电机要小很多。 定子齿上装有集中式绕组；
2、因主磁场由高性能永磁体建立,相绕组匝数较少、 在Ψpm 减少区通入幅值为Im 的“负向电流”削弱Ψpm。 设通入的三相电流为图2（b）所示的“理想”方波电流， 不仅所用主开关器件多（每相至少要用两只主开关器件），
DSPM 电机（双凸极永磁电机 ）是磁阻电机和永磁电 机的有机结合体，是开关磁阻电机的创造性发展。
开关磁阻电机的双凸极结构在转矩输出方面有一些问题，
主要表现在:
为了解决这些问
(1) 由于主开关必须在电感较大处关断，电流换相较慢，从 而降低了转矩输出；
题，90 年代初， 人们将永磁材料 嵌入转子(或定子)
5、因为相电流换向位置处的电感小，故换向冲击振 动和噪声较小。
缺点
双凸极永磁电机
1、DSPM 采用双极性功率变换器，以能提供正、负向电流， 不仅所用主开关器件多（每相至少要用两只主开关器件）， 而且存在因误触发降低了电动机结构整体性和坚固程度；
3、磁阻转矩虽然在理想条件下其平均值为零，但实际运行 中，若控制参数不合适，不仅可能形成负的平均转矩，削 弱电动机的输出转矩，而且会增大瞬时转矩脉动；
(2) 为了增加饱和度以提高开关磁阻电机出力，定转子间气 体内，形成所谓
隙较小，因此将产生噪声和振动问题；
的双凸极永磁电
(3) 开关磁阻电机只能在半周内出力；即正半周电感增加时 机。
产生电动转矩， 而负半周电感减小时产生制动转矩，材
料利用率低。
基于线性假设，以一相绕组单独通电为例进行分析 ，这时相绕组磁链Ψph为永磁磁链Ψpm 与其自感磁链Ψi 之和，即： 在外形尺寸基本相同的情况下，DSPM 电机的转矩/电流比和转矩/惯量比均明显高于其他各类电机,而其永磁材料用量不到永磁无刷直 流电机和永磁同步电机的一半,具有明显的优势。 双凸极永磁电机基本结构和工作原理
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。
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
《电机基础知识讲座》PPT课件
YKS系列中型高压三相异 步电动机（H355～ 630）
电动机是空水冷却方式，也可做成户外式是90年 代新设计的产品，防护等级为IP44，户外式 为IP54，其它特性同YKK系列
Y2系列全散热结构中型 高压三相异步电动 机
其防护等级为IP23、IP44、IP54甚至还可以做成 防爆增安型结构和变频电机，其有内外独立
Y2-225及以下一般选用双面密封轴承
Y2-225以上一般选用开启式轴承
轴承系列：62XX系列、63XX系列、NU 系列 、7xxx系列
精选PPT
24
各轴承厂家水平分类
1类 SKF 2类 NSK、NTN、TNT 3类 哈·瓦·洛·人本 4类 潜山·巢湖
精选PPT
25
关于油脂
对开启式轴承，应定期注油 注油脂时要注意：
常用电机基本知识
电机是什么？ 电机的工作原理 电机的分类 电动机的基本结构 电机的外围附件 基本技术性能 主要性能指标 用户关注的三大指标 运行条件
精选PPT
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电动机的选用 电动机的现场安装 电动机的运行维护保养 电动机的常见故障与处理 高压电机质量问题的典型范例
用于驱动静止负载或转动惯量较大 的机械
变极多速电机 如：YD、YBD
改变定子绕组接线方法以 用于驱动有级变速设备 改变极对数，得到多种转 速
变频电机 如：YVF2
宽调速范围的无级调速
用于机床风机、水泵等需要调速的 场所
精选PPT
1返0 回
结构派生系列
系列名称
性能和结构特点
适用范围
电磁调速电机 由异步电动机和电磁转
安全性
性混合物的场所
船用电机 Y-H
加强外壳机械强度，使之能承受冲击振 动及一定倾斜角，环境温度较高，并伴 有凝露、盐雾及霉菌的侵蚀
特种电机课件02
特种电机测试方法及步骤
空载试验
在特种电机不带负载的情况下进行测试，主要检测电机的 空载电流、空载损耗、转速等参数。
负载试验
在特种电机带负载的情况下进行测试，通过逐步增加负载 来检测电机的负载能力、效率、温升等参数。
堵转试验
将特种电机转子堵住，使其无法旋转，然后施加额定电压 进行测试。通过检测堵转电流和堵转转矩来评价电机的启 动性能和最大转矩。
特种电机控制技术的发展历程
随着电力电子、微电子技术、控制理论等技术的发展，特种电机控制技术经历了从简单到 复杂、从低级到高级的发展过程。
特种电机控制技术的分类
根据不同的控制原理和实现方式，特种电机控制技术可分为矢量控制、直接转矩控制、智 能控制等多种类型。
特种电机控制策略及应用
矢量控制策略
通过坐标变换将电机定子电流分解为励磁电流和转矩电流，并分别进行控制，以实现电机的高效运行。该策 略广泛应用于高性能的特种电机控制系统中。
根据应用场景、负载特性、调速范围、精度要求等因素，选择合适的 特种电机类型，如伺服电机、步进电机、直线电机等。
考虑电机的性能指标
关注电机的额定功率、额定转速、额定扭矩、效率、温升等性能指标 ，确保所选电机满足实际需求。
了解电机的控制方式和驱动器
根据所选特种电机的控制方式和驱动器要求，选择合适的控制器和驱 动器，确保系统稳定性和性能。
润滑轴承和齿轮
根据特种电机的使用说明书要求，定 期对轴承和齿轮进行润滑，确保电机 运转顺畅。
定期检查电机绝缘性能
使用绝缘测试仪定期检查特种电机的 绝缘性能，确保电机安全可靠运行。
06
特种电机市场前景与展望
特种电机市场现状及竞争格局
市场规模
随着工业自动化、新能源汽车、航空航天等领域的快速发展 ，特种电机市场规模不断扩大，预计未来几年将保持稳步增 长。
特种电机演讲16-PPT课件
双凸极永磁电机浅析
组员：胡森军 龚孝欣
俞东
DSPM 电机（双凸极永磁电机 ）是磁阻电机和永磁电 机的有机结合体，是开关磁阻电机的创造性发展。 开关磁阻电机的双凸极结构在转矩输出方面有一些问题， 主要表现在: 为了解决这些问 题，90 年代初， (1) 由于主开关必须在电感较大处关断，电流换相较慢，从 人们将永磁材料 而降低了转矩输出； 嵌入转子(或定子) (2) 为了增加饱和度以提高开关磁阻电机出力，定转子间气 体内，形成所谓 隙较小，因此将产生噪声和振动问题； 的双凸极永磁电 机。 (3) 开关磁阻电机只能在半周内出力；即正半周电感增加时 产生电动转矩， 而负半周电感减小时产生制动转矩，材 料利用率低。
双凸极永磁电机
1、DSPM 采用双极性功率变换器，以能提供正、负向电流， 不仅所用主开关器件多（每相至少要用两只主开关器件）， 而且存在因误触发使上、下桥臂直通故障的隐患； 2、永久磁钢的引入，降低了电动机结构整体性和坚固程度； 3、磁阻转矩虽然在理想条件下其平均值为零，但实际运行 中，若控制参数不合适，不仅可能形成负的平均转矩，削 弱电动机的输出转矩，而且会增大瞬时转矩脉动； 4、存在高温环境运行能力有限、调速范围不易改变等局限。
优点
2、因主磁场由高性能永磁体建立,相绕组匝数较少、 相电流较小，铜耗较低，故可提高系统效率；
3、因在一个转子极距中，绕组均可通电工作，产生 电动转矩，故增大了输出转矩，提高了单位体积能 量转换密度和转矩密度； 4、转矩脉动较小，且功率密度高，材料利率高 ；
5、因为相电流换向位置处的电感小，故换向冲击振 动和噪声较小。
双凸极永磁电机基本结构和工作原理
DSPM中的气隙磁场主 要由永久磁钢建立。
空载情况下： 在理想空载（即各相电流均为零） 当转子齿进入定子齿下时，该定子 时,永久磁钢在各相绕阻中的永 绕组的磁链和电感均随之增加。 磁磁链Ψpm 将随转子位置θ的变 化而周期性地近似线性变化，显 当转子齿与定子齿完全重合时，磁 然，当定子极和转子极重合时 链有最大值。 Ψpm 最大，而定子和转子极对 当转子齿离开定子齿时，磁链随之 槽时Ψpm最小。 减小。 当转子齿对着定子槽时，磁链有最 小值 。
组员：胡森军 龚孝欣
俞东
DSPM 电机（双凸极永磁电机 ）是磁阻电机和永磁电 机的有机结合体，是开关磁阻电机的创造性发展。 开关磁阻电机的双凸极结构在转矩输出方面有一些问题， 主要表现在: 为了解决这些问 题，90 年代初， (1) 由于主开关必须在电感较大处关断，电流换相较慢，从 人们将永磁材料 而降低了转矩输出； 嵌入转子(或定子) (2) 为了增加饱和度以提高开关磁阻电机出力，定转子间气 体内，形成所谓 隙较小，因此将产生噪声和振动问题； 的双凸极永磁电 机。 (3) 开关磁阻电机只能在半周内出力；即正半周电感增加时 产生电动转矩， 而负半周电感减小时产生制动转矩，材 料利用率低。
双凸极永磁电机
1、DSPM 采用双极性功率变换器，以能提供正、负向电流， 不仅所用主开关器件多（每相至少要用两只主开关器件）， 而且存在因误触发使上、下桥臂直通故障的隐患； 2、永久磁钢的引入，降低了电动机结构整体性和坚固程度； 3、磁阻转矩虽然在理想条件下其平均值为零，但实际运行 中，若控制参数不合适，不仅可能形成负的平均转矩，削 弱电动机的输出转矩，而且会增大瞬时转矩脉动； 4、存在高温环境运行能力有限、调速范围不易改变等局限。
优点
2、因主磁场由高性能永磁体建立,相绕组匝数较少、 相电流较小，铜耗较低，故可提高系统效率；
3、因在一个转子极距中，绕组均可通电工作，产生 电动转矩，故增大了输出转矩，提高了单位体积能 量转换密度和转矩密度； 4、转矩脉动较小，且功率密度高，材料利率高 ；
5、因为相电流换向位置处的电感小，故换向冲击振 动和噪声较小。
双凸极永磁电机基本结构和工作原理
DSPM中的气隙磁场主 要由永久磁钢建立。
空载情况下： 在理想空载（即各相电流均为零） 当转子齿进入定子齿下时，该定子 时,永久磁钢在各相绕阻中的永 绕组的磁链和电感均随之增加。 磁磁链Ψpm 将随转子位置θ的变 化而周期性地近似线性变化，显 当转子齿与定子齿完全重合时，磁 然，当定子极和转子极重合时 链有最大值。 Ψpm 最大，而定子和转子极对 当转子齿离开定子齿时，磁链随之 槽时Ψpm最小。 减小。 当转子齿对着定子槽时，磁链有最 小值 。
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
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。
THANKS
感谢观看
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。
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Huazhong University of Science and Technology
新型、特种电机漫谈
西莫电机论坛 2009年 1月 12日
2021/3/3
1
目录
新型特种电机概述 在研电机介绍 总结
2021/3/3
2
Z
新型特种电机概述
背景介绍
随着新材料、新技术的发展，出现了很多新型、特种电机， 这些电机都是为了满足某些特定场合的需要而产生的。如永磁直 驱电机和无刷双馈电机是风电发展的需要，直线电机、超导电机、 爪极电机和双机械端口电机是为了满足交通发展的需要，脉冲发 电机等是适应军事变革的需要，而横向磁通电机、感应子电机的 研制则分别旨在提高电机的功率密度和转矩密度。另外为了满足 控制系统的特殊要求，还出现了很多微电机。 由于新型、特种电机适用的场合与常规电机不同，因此在电机结 构、设计和运行特点上存在很大差异，需要进行大量的研究工作。
2021/3/3
5
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新型特种电机概述
特种电机分类
按照转子形式可分为叠片和实心转子电机，还可分为内转子 和外转子电机，以及单转子和双转子电机；按照定子形式可分为 单定子和双定子电机；按照有无槽还分为有槽电机和无槽电机； 按照气隙是否均匀可分为均匀气隙、单凸极电机和双凸极电机； 按照运动方向又分为旋转电机、直线电机和直线振荡（往复）电 机；按照机械端口个数可分为单机械端口和双机械端口电机；按 照馈电方式可分为单馈和双馈电机；按照转矩产生来源分为磁阻 电机和非磁阻电机；按照功率密度分为一般功率密度和高功率密 度电机。
据不完全统计，电机种类多达数百种，并广泛应用于国民经 济各个领域，电机工业为我国现代化建设做出了重要贡献。
2021/3/3
7
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在研电机介绍
研究背景及意义
对于移动系统用的发电机，要求高可靠性和高功率密度。高 可靠性要求电机最好是无刷，电励磁，实心转子结构。高功率密 度要求电机可以在高转速下运行，进而减小电机的体积和质量。 以上就对电机的提出了很高的性能要求，常规电机无法满足。
2021/3/3
4
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新型特种电机概述
特种电机分类
与常规电机结构或原理不同的都可以称为新型、特种电机，其 也有很多分类办法。
如按照相数，可分为单相、三相和多相电机；按照频率，可分 为工频、中频和高频电机；按照电压等级，可分为低压电机和高 压电机；按照电机转速可分为单速电机和多速电机，还可分为低 速和高速电机；按照有无电刷可分为有刷电机和无刷电机；按照 励磁的来源可分为电励磁、永磁和混合励磁电机；按照磁通走向 可分为径向、轴向和横向磁通电机；按照轴承可分为机械轴承、 磁轴承和无轴承电机；按照磁路介质性质可分为铁心电机和空心 电机；按照磁场方向还可以分为同性极式和异性极式电机。
m
2021/3/3
Rotor
图5 感应子电机左边径向磁通示意图
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总结
21世纪，其他学科与技术的发展，极大地促进了电机学科的 发展。如功率电子学，大功率，高电压电力电子器件的出现；材 料科学的进步，绝缘材料，永磁材料，超导材料，都推动着电机 向高功率密度，低噪声，无电磁干扰，高效率，高可靠性的绿色 环保电机方向发展。
1.合理的选择按键的类型，尽量选择 平头类的按键，以防按键下陷。
2.开关按键和塑胶按键设计间隙建议 留0.05~0.1mm，以防按键死键。 3.要考虑成型工艺，合理计算累积公 差，以防按键手感不良。
Z
在研电机介绍
电机原理
感应子电机是基于磁通脉振理论而工作的。它的电枢绕组和 励磁绕组均布置在定子上，转子称为感应子，其上无任何绕组和 部件，为实心结构，可以运行在100000r/rpm以上。电机损耗小， 可靠性高，具有非常优良的特点。
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在研电机介绍
2021/3/3
图1 感应子电机转子结构示意图
11
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在研电机介绍
2021/3/3
图2 感应子电机左半部结构示意图
12
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在研电机介绍
2021/3/3
图3 感应子电机定子结构示意图
13
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在研电机介绍
2021/3/3
图4 感应子电机磁通示意图
14
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在研电机介绍
Stator
2021/3/3
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新型特种电机概述
原理介绍
常规电机的运行是基于电磁感应原理，而新型、特种电机除 此之外，还包括利用压力、声、热等效应实现机电能量转换。如 用作照相机镜头和工业机器人中的超声波电动机是基于压电陶瓷 的逆压电效应而工作的；基于温差效应而工作的形状记忆合金电 机，被应用于机器人、宇宙飞船和导弹助推器；还有利用热能直 接发电的行波热声发电机，等等。这些新型、特种电机的出现主 要得益于新材料，新技术的发展。
感应子电机分为同性极式和异性极式感应子电机。本课题选 用的是同性极式感应子电机。同性极式感应子电机电枢绕组和常 规电机无异，为三相对称绕组。励磁绕组为环向集中绕组。当励 磁绕组通直流电时，由于感应子表面的磁阻不同而形成方向不变， 幅值介于最大最小值之间的稳恒磁场。当感应子旋转时，这一磁 场为脉振性质，在电枢绕组内感应电动势，从而实现机电能量转 换。
为了满足高功率密度的需要，感应子电机应运而生。感应子 电机可以用作航空电源，舰船电力推进，混合动力汽车，风力发 电等场合。
2021/3/3
8
1.什么是传统机械按键设计？
传统的机械按键设计是需要手动按压按键触动PCBA上的开关按键来实现功 能的一种设计方式。
传统机械按键结构层图：
按键
PCBA
开关键
传统机械按键设计要点：
2021/3/3
6
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新型特种电机概述
特种电机分类
按照用途可分为发电机、电动机和控制用电机。控制用电机 主要包括伺服电机、自整角机、步进电动机、旋转变压器、交直 流两用电机和测速发电机等；有些电机如爪极电机，罩极电机， 超导电机，音圈电机等是按照其结构特点定义的。此外还有些电 机是按照其应用场合命名的，如汽车电机，舰船电机，航空电机， 航天电机，超低温和超高温电机，潜水电机，潜油电机，牵引电 机，防爆电机，脉冲电机等。
目前研究热点主要集中于超导电机，磁轴承及无轴承电机， 无传感器电机，永磁电机，无刷电机，开关磁阻电机等。
相信古老的电机学科必将焕发新的生命活力！
2021/3/3
16
Байду номын сангаас
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谢谢大家
华中科技大学电气与电子工程学院
新型、特种电机漫谈
西莫电机论坛 2009年 1月 12日
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新型特种电机概述 在研电机介绍 总结
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新型特种电机概述
背景介绍
随着新材料、新技术的发展，出现了很多新型、特种电机， 这些电机都是为了满足某些特定场合的需要而产生的。如永磁直 驱电机和无刷双馈电机是风电发展的需要，直线电机、超导电机、 爪极电机和双机械端口电机是为了满足交通发展的需要，脉冲发 电机等是适应军事变革的需要，而横向磁通电机、感应子电机的 研制则分别旨在提高电机的功率密度和转矩密度。另外为了满足 控制系统的特殊要求，还出现了很多微电机。 由于新型、特种电机适用的场合与常规电机不同，因此在电机结 构、设计和运行特点上存在很大差异，需要进行大量的研究工作。
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新型特种电机概述
特种电机分类
按照转子形式可分为叠片和实心转子电机，还可分为内转子 和外转子电机，以及单转子和双转子电机；按照定子形式可分为 单定子和双定子电机；按照有无槽还分为有槽电机和无槽电机； 按照气隙是否均匀可分为均匀气隙、单凸极电机和双凸极电机； 按照运动方向又分为旋转电机、直线电机和直线振荡（往复）电 机；按照机械端口个数可分为单机械端口和双机械端口电机；按 照馈电方式可分为单馈和双馈电机；按照转矩产生来源分为磁阻 电机和非磁阻电机；按照功率密度分为一般功率密度和高功率密 度电机。
据不完全统计，电机种类多达数百种，并广泛应用于国民经 济各个领域，电机工业为我国现代化建设做出了重要贡献。
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在研电机介绍
研究背景及意义
对于移动系统用的发电机，要求高可靠性和高功率密度。高 可靠性要求电机最好是无刷，电励磁，实心转子结构。高功率密 度要求电机可以在高转速下运行，进而减小电机的体积和质量。 以上就对电机的提出了很高的性能要求，常规电机无法满足。
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新型特种电机概述
特种电机分类
与常规电机结构或原理不同的都可以称为新型、特种电机，其 也有很多分类办法。
如按照相数，可分为单相、三相和多相电机；按照频率，可分 为工频、中频和高频电机；按照电压等级，可分为低压电机和高 压电机；按照电机转速可分为单速电机和多速电机，还可分为低 速和高速电机；按照有无电刷可分为有刷电机和无刷电机；按照 励磁的来源可分为电励磁、永磁和混合励磁电机；按照磁通走向 可分为径向、轴向和横向磁通电机；按照轴承可分为机械轴承、 磁轴承和无轴承电机；按照磁路介质性质可分为铁心电机和空心 电机；按照磁场方向还可以分为同性极式和异性极式电机。
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Rotor
图5 感应子电机左边径向磁通示意图
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总结
21世纪，其他学科与技术的发展，极大地促进了电机学科的 发展。如功率电子学，大功率，高电压电力电子器件的出现；材 料科学的进步，绝缘材料，永磁材料，超导材料，都推动着电机 向高功率密度，低噪声，无电磁干扰，高效率，高可靠性的绿色 环保电机方向发展。
1.合理的选择按键的类型，尽量选择 平头类的按键，以防按键下陷。
2.开关按键和塑胶按键设计间隙建议 留0.05~0.1mm，以防按键死键。 3.要考虑成型工艺，合理计算累积公 差，以防按键手感不良。
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在研电机介绍
电机原理
感应子电机是基于磁通脉振理论而工作的。它的电枢绕组和 励磁绕组均布置在定子上，转子称为感应子，其上无任何绕组和 部件，为实心结构，可以运行在100000r/rpm以上。电机损耗小， 可靠性高，具有非常优良的特点。
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图1 感应子电机转子结构示意图
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图2 感应子电机左半部结构示意图
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图4 感应子电机磁通示意图
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Stator
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新型特种电机概述
原理介绍
常规电机的运行是基于电磁感应原理，而新型、特种电机除 此之外，还包括利用压力、声、热等效应实现机电能量转换。如 用作照相机镜头和工业机器人中的超声波电动机是基于压电陶瓷 的逆压电效应而工作的；基于温差效应而工作的形状记忆合金电 机，被应用于机器人、宇宙飞船和导弹助推器；还有利用热能直 接发电的行波热声发电机，等等。这些新型、特种电机的出现主 要得益于新材料，新技术的发展。
感应子电机分为同性极式和异性极式感应子电机。本课题选 用的是同性极式感应子电机。同性极式感应子电机电枢绕组和常 规电机无异，为三相对称绕组。励磁绕组为环向集中绕组。当励 磁绕组通直流电时，由于感应子表面的磁阻不同而形成方向不变， 幅值介于最大最小值之间的稳恒磁场。当感应子旋转时，这一磁 场为脉振性质，在电枢绕组内感应电动势，从而实现机电能量转 换。
为了满足高功率密度的需要，感应子电机应运而生。感应子 电机可以用作航空电源，舰船电力推进，混合动力汽车，风力发 电等场合。
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1.什么是传统机械按键设计？
传统的机械按键设计是需要手动按压按键触动PCBA上的开关按键来实现功 能的一种设计方式。
传统机械按键结构层图：
按键
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传统机械按键设计要点：
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新型特种电机概述
特种电机分类
按照用途可分为发电机、电动机和控制用电机。控制用电机 主要包括伺服电机、自整角机、步进电动机、旋转变压器、交直 流两用电机和测速发电机等；有些电机如爪极电机，罩极电机， 超导电机，音圈电机等是按照其结构特点定义的。此外还有些电 机是按照其应用场合命名的，如汽车电机，舰船电机，航空电机， 航天电机，超低温和超高温电机，潜水电机，潜油电机，牵引电 机，防爆电机，脉冲电机等。
目前研究热点主要集中于超导电机，磁轴承及无轴承电机， 无传感器电机，永磁电机，无刷电机，开关磁阻电机等。
相信古老的电机学科必将焕发新的生命活力！
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