各种电机种类及应用

电机与拖动基础讨论课课题：各种电机应用现状调研

班级：13级工程机械1班

组员：李昊天张晨阳崔超钰

陈杰董亚飞潘帅

时间：2016年4月5日

指导老师：***

目录

前言 (3)

1、电机产业现状 (4)

2、电机行业格局 (4)

3、电机行业前景预测 (4)

4、电机的分类及应用概述 (5)

5、信号电机 (6)

5.1、位置信号电机 (6)

5.2、感应同步器 (6)

5.3、自整角机 (7)

5.4、速度信号电机 (7)

6、功率电动机 (8)

6.1、直流电动机 (8)

6.2、交流电机 (8)

6.3、同步电动机 (9)

6.4、异步电动机 (10)

7、控制电机 (10)

7.1伺服电机 (10)

7.2、步进电动机 (11)

7.3、力矩电动机 (12)

7.4、开关磁阻电机 (13)

7.5、无刷直流电动机 (13)

参考文献 (15)

前言

从广义上讲，电机是电能的变换装置，包括旋转电机和静止电机。旋转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的一种电磁装置，也称其为变压器。本文我们主要讨论旋转电机，旋转电机的种类很多，在现代工业领域中应用极其广泛，可以说，有电能应用的场合都会有旋转电机的身影。与内燃机和蒸汽机相比，旋转电机的运行效率要高的多；并且电能比其它能源传输更方便、费用更廉价，此外电能还具有清洁无污、容易控制等特点，所以在实际生活中和工程实践中，旋转电机的应用日益广泛。不同的电机有不同的应用场合，随着电机制造技术的不断发展和对电机工作原理研究的不断深入，目前还出现了许多新型的电机，例如，美国EAD公司研制的无槽无刷直流电动机，日本SERVO公司研制的小功率混合式步进电机，我国自行研制适用于工业机床和电动自行车上的大力矩低转速电机等。本文下面主要讨论部分电机种类及应用情况。

1、电机产业现状

目前我国电机装机总容量已达4亿多kW，年耗电量达12000亿kWh，占全国总用电量的60%，占工业用电量的80%，其中风机、水泵、压缩机的装机总容量已超过2亿kW，年耗电量达8000亿kWh，占全国总用电量的40%左右，因此电机上的节能要求极大，也是节能效果最能体现的地方。采用新型电机设计、新工艺及新材料，通过降低电磁能、热能、机械能的损耗来提高输出效率，高效节能电机比传统电机效率大约高3%-5%，目前达到2级能效指标电机的占比不足10%，因此其发展空间广阔。随着电力电子技术、计算机技术、微电子技术及控制理论的发展和应用，中小型电机应用领域日益广泛。

2、电机行业格局

电机作为机电能量转换的重要装置，是电气传动的基础部件，应用领域广泛、产品品种众多、规格繁杂，其产品特性决定该产业集中度不高、生产企业及涉及的细分行业较多，无明显的周期性、区域性、季节性特征。目前，国内微分和中小型电机的生产及配套厂家在2000家以上，已成为国民经济和国防现代化建设中不可缺少的一个基础产品。国内微分和中小型电机行业的生产厂商众多，市场竞争主要体现在产品的技术含量、价格和生产规模等方面，由于市场机制的不完善，行业的价格竞争较为激烈，已对行业的良性发展带来不利的影响。随着电机能效标识的强制执行、市场优胜劣汰作用的显化以及行业进入壁垒的进一步强化，价格竞争影响将逐步弱化。

3、电机行业前景预测

目前，中国电机占全球电机的市场份额约21.5％，这一数据随着国际经济大环境的回暖变化还会增加。而国内市场，在下一个五年规划中将较欧美市场和其他国家市场增长更快，特别是高效能电机的市场将有很大的增大空间。电机未来的趋势在2015年之后，电机需求将向IE2类标准电机转移，至于超高效率IE4类型的电机的市场占有率并不高。据预测，2015年，IE4类型的超高效电机市场份额将占5％。2014年的全球经济环境复苏已初见力度，2015 年将更加强

劲。随着这股经济回暖之风，如海工建造、船舶建造等生产建造业和国家基础建设投资的加大、军工产业的投入，及各类电器生产企业的生产复苏，电机需求将比2013年高出7％-10％。而企业为赶上国家政策扶持的“高铁”，在高效电机的使用推广上将加大投入，对比2013年，预计完成能效计划的高效电机推广率在95％以上，电机节能系统的改造有一定的突破。非工业领域的电机应用消费一直是电机产业的驱动力。汽车行业是非工业电机的主要买家，轻型车辆平均每辆汽车有30多个电动机。家电和住宅（采暖，通风和空调）产品中使用电动机的需求，例如，每年超过4.5亿冰箱和洗衣机中使用电机；每台电脑上磁盘驱动器和通风扇会使用到3-6个小电机。相比家电的增长，住宅HVAC系统有望带动电机更快的增长。经济回暖是大环境，政策是促进力，市场是原动力。 2015年，把握产业方向，结合政策指标，对于电机行业市场来说又是一个新的局面。

4、电机的分类及应用概述

众所周知，电机是传动以及控制系统中的重要组成部分，随着现代科学技术的发展，电机在实际应用中的重点已经开始从过去简单的传动向复杂的控制转移;尤其是对电机的速度、位置、转矩的精确控制。但电机根据不同的应用会有不同的设计和驱动方式，咋看下好像选型非常复杂，因此为了人们根据旋转电机的用途，进行了基本的分类。下面我们将逐步介绍电机中最有代表性、最常用、最基本的电机——控制电机和功率电机以及信号电机。

5、信号电机

5.1、位置信号电机

目前，最有代表性的位置信号电机：旋转变压器、感应同步器和自整角机。

简介：旋转变压器（resolver/transformer）是一种电磁式传感器，又称同步分解器。它是一种测量角度用的小型交流电动机，用来测量旋转物体的转轴角位移和角速度，由定子和转子组成。其中定子绕组作为变压器的原边，接受励磁电压，励磁频率通常用400、3000及5000HZ等。转子绕组作为变压器的副边，通过电磁耦合得到感应电压。

应用现状：旋转变压器是一种精密角度、位置、速度检测装置，适用于所有使用旋转编码器的旋转变压器旋转变压器场合，特别是高温、严寒、潮湿、高速、高震动等旋转编码器无法正常工作的场合。由于旋转变压器以上特点，可完全替代光电编码器，被广泛应用在伺服控制系统、机器人系统、机械工具、汽车、电力、冶金、纺织、印刷、航空航天、船舶、兵器、电子、冶金、矿山、油田、水利、化工、轻工、建筑等领域的角度、位置检测系统中。也可用于坐标变换、三角运算和角度数据传输、作为两相移相器用在角度--数字转换装置中。

5.2、感应同步器

简介：将角度或直线位移信号变换为交流电压的位移传感器，又称平面式旋转变压器。它有圆盘式和直线式两种。在高精度数字显示系统或数控闭环系统中圆盘式感应同步器用以检测角位移信号，直线式用以检测线位移。感应同步器广泛应用于高精度伺服转台、雷达天线、火炮和无线电望远镜的定位跟踪、精密数控机床以及高精度位置检测系统中。

应用现状：感应同步器已被广泛应用于大位移静态与动态测量中，例如用于三坐标测量机、程控数控机床及高精度重型机床及加工中心测量装置等。

感应同步器利用电磁耦合原理实现位移检测具有明显的优势：可靠性高，抗干扰能力强，对工作环境要求低，在没有恒温控制和环境不好的条件下能正常工作，适应于工业现场的恶劣环境；光栅传感器是依靠光电学机理实现位移量检测，其分辨率高，测量精确，安装使用方便。封闭式的光栅传感器对工作环境适应性强、光栅传感器性能价格比的提高和技术复杂性的降低使其在测长方面有比感应同步器更普遍的应用。