控制电机和特种电机共72页
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控制电机与特种电机第1章电子课件
的应用
控制电机已经成为现代工业自动化系统、 现代科学技术和现代军事装备中不可缺少 的重要元件。它的应用范围非常广泛，例 如：自动化生产线中的类机械手、火炮和 雷达的自动定位、舶船方向舵的自动操纵。
特种电机技术综合了电机、计算机、新材料、控制理 论等多项高新技术，其应用遍及军事、航空航天、工 农业生产、日常生活的各个领域。 （1）工业控制自动化领域。 （2）信息处理领域。 （3）交通运输领域。 （4）家用电器领域。 （5）高档消费品领域。 （6）电气传动领域。 （7）特种用途。
1.4 控制电机、特种电机与其控制系统的 关系
不管是控制电机还是特种电机，与普通圆柱 式交直流电机相比，他们都有其各自特殊性，但 基本上共同的一点是，他们更需要借助于控制器 的控制来发挥作用。控制电机、特种电机与其控 制系统是密不可分的，单独认识电机本体而不能 理解其控制原理，是不完整的，可以说，脱离开 系统来单独谈这些电机是没有实际意义的。 无论是某些新型电机，还是传统的控制电机 或特种电机提高性能的目的，控制系统俨然已经 称为电机的不可或缺的一部分，离开控制系统谈 电机已经越来越不合时宜。
1.2
控制电机与特种电机的种类
控制电机一般包括：直流测速发电机、直流 伺服电动机、交流异步伺服电动机,旋转变压器,自 整角机,步进电动机,直线电机等；特种电机包括： 开关磁阻电动机,永磁无刷直流电动机交流永磁同 步伺服电动机,盘式电机,超声波电机等。依用途而 定，当中部分永磁无刷直流电动机交流永磁同步 伺服电动机可以划为控制电机的范畴。
控制电机与特种电机及其 控制系统
第1章 绪论
1.1 控制电机、特种电机和传统 电机的区别
一般来说，与传统电机相比，在工 作原理、结构、性能或设计方法上有较 大特点的电机都属于特种电机的范畴。 。
控制电机已经成为现代工业自动化系统、 现代科学技术和现代军事装备中不可缺少 的重要元件。它的应用范围非常广泛，例 如：自动化生产线中的类机械手、火炮和 雷达的自动定位、舶船方向舵的自动操纵。
特种电机技术综合了电机、计算机、新材料、控制理 论等多项高新技术，其应用遍及军事、航空航天、工 农业生产、日常生活的各个领域。 （1）工业控制自动化领域。 （2）信息处理领域。 （3）交通运输领域。 （4）家用电器领域。 （5）高档消费品领域。 （6）电气传动领域。 （7）特种用途。
1.4 控制电机、特种电机与其控制系统的 关系
不管是控制电机还是特种电机，与普通圆柱 式交直流电机相比，他们都有其各自特殊性，但 基本上共同的一点是，他们更需要借助于控制器 的控制来发挥作用。控制电机、特种电机与其控 制系统是密不可分的，单独认识电机本体而不能 理解其控制原理，是不完整的，可以说，脱离开 系统来单独谈这些电机是没有实际意义的。 无论是某些新型电机，还是传统的控制电机 或特种电机提高性能的目的，控制系统俨然已经 称为电机的不可或缺的一部分，离开控制系统谈 电机已经越来越不合时宜。
1.2
控制电机与特种电机的种类
控制电机一般包括：直流测速发电机、直流 伺服电动机、交流异步伺服电动机,旋转变压器,自 整角机,步进电动机,直线电机等；特种电机包括： 开关磁阻电动机,永磁无刷直流电动机交流永磁同 步伺服电动机,盘式电机,超声波电机等。依用途而 定，当中部分永磁无刷直流电动机交流永磁同步 伺服电动机可以划为控制电机的范畴。
控制电机与特种电机及其 控制系统
第1章 绪论
1.1 控制电机、特种电机和传统 电机的区别
一般来说，与传统电机相比，在工 作原理、结构、性能或设计方法上有较 大特点的电机都属于特种电机的范畴。 。
电机拖动与控制课件——其它特殊电机
可以得到较大的起动转矩。
2020/5/15 15
电机拖动及控制
单向电容分相起动电路及机量分析
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第二级
第三级 第四级
分相电容
第五级 主
绕
组
I 起
动 开
副
关
副绕组
U I合
I主
2020/5/15 16
电机拖动及控制
单相双值电容异步电动机
C2
单击此处编辑母版文本样式 C1
第二级
第三级
稳极式
2020/5/15 18
电机拖动及控制
•凸级式单相异步电动机定子做工成凸极铁心，然后在
凸极铁心上安装集中绕组，组成磁极，在每个磁极截面
的1/3处开一个小槽，装上短路环，将部分铁心罩住。 单第转击二子此级匀处为编笼辑式母结版构文。本样式
第三级
第四级
第五级
短 路
B 环
罩极电机移动磁场示意
A
短 路 环
2020/5/15 2
电机拖动及控制
7.1 单相异步电机
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第二级 t0 第三级
t1
t2
t3
第四级
第五级 t4
t5
t6
t7
B Bm
t4 t5 t6t7 0 t1t2 t3
t
7.1.1 单相异步电动机磁场
一个空间轴线固定而大小按正弦规律变化的脉动磁场，可以分解成 两个转速相等而方向相反的旋转磁场，磁感应强度的幅度相等，等 于肪动磁场的磁感应强度幅值的一半。
2020/5/15
3
电机拖动及控制
Bm1
Bm2
1 2
Bm
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电机拖动及控制
单向电容分相起动电路及机量分析
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第二级
第三级 第四级
分相电容
第五级 主
绕
组
I 起
动 开
副
关
副绕组
U I合
I主
2020/5/15 16
电机拖动及控制
单相双值电容异步电动机
C2
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第二级
第三级
稳极式
2020/5/15 18
电机拖动及控制
•凸级式单相异步电动机定子做工成凸极铁心，然后在
凸极铁心上安装集中绕组，组成磁极，在每个磁极截面
的1/3处开一个小槽，装上短路环，将部分铁心罩住。 单第转击二子此级匀处为编笼辑式母结版构文。本样式
第三级
第四级
第五级
短 路
B 环
罩极电机移动磁场示意
A
短 路 环
2020/5/15 2
电机拖动及控制
7.1 单相异步电机
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第二级 t0 第三级
t1
t2
t3
第四级
第五级 t4
t5
t6
t7
B Bm
t4 t5 t6t7 0 t1t2 t3
t
7.1.1 单相异步电动机磁场
一个空间轴线固定而大小按正弦规律变化的脉动磁场，可以分解成 两个转速相等而方向相反的旋转磁场，磁感应强度的幅度相等，等 于肪动磁场的磁感应强度幅值的一半。
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3
电机拖动及控制
Bm1
Bm2
1 2
Bm
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控制电机及特种电机
异步电动机
旋转机械
第一部分 电磁调速异步电动机
二、电磁转差离合器的工作原理
1、当作为原动机的三相异步电动机和电枢转动时，如果没有向 磁极的励磁绕组通电，磁极与输出轴是不会转动的。 2、当经过滑环向磁极励磁绕组通入直流励磁电流后，磁极即有 磁性，磁通形成一个闭合回路，电枢切割磁通而产生感应电动势， 并形成涡流。 3、涡流又与磁通作用产生转矩，在该转矩的作用下，磁极就跟 随电枢转动。 可以看出，两者的旋 转方向是一致的，磁 极通过输出轴拖动负 载转动。
异步电动机旋转机械第一部分电磁调速异步电动机参照异步电动机的工作原理可知磁极的转速必定小于电枢的转速否则当电枢和磁极之间没有相对转速差时电枢中就不会有涡流产生也就没有转矩去带动磁极旋转因转差离合器异步电动机旋转机械第一部分电磁调速异步电动机转差离合器的主要缺点是它的机械特性曲线较软故输出的转速随负载的变化而变化较大特别是在低转速输出时其特性更软这种特性往往满足不了不少生产机械要求有较为恒定的转速的目的
一、交流Байду номын сангаас服电动机
2、工作原理 原理与两相交流异步电机相同，定子上装有两个绕
组 — 励磁绕组和控制绕组。 励磁绕组 控制绕组
转子 励磁绕组和控制绕组在空间相隔90。
2、工作原理
适当选择电容的大小，可使通 入两个绕组的电流相位差接近 90，因此便产生旋转磁场，在 旋转磁场的作用下，转子便转动 起来。
工作原理：与直流电动机相同。
二、直流伺服电动机
U 2 Iara n= CeΦ
U 放 U2 大 M 器
Ia
If U1
U1为励磁电压，U2为电枢电压。 由机械特性可知： (1)U1（即磁通）不变时，一定的负载下，U2,n。 (2)U2=0时，电机立即停转。
第06章控制电机
2019/12/28
课件
U
I1 UC U1
励磁绕组的接线
控制信号
检 放 I2
U
测 元
大
U 2
件器
控制绕组的接线
励磁绕组中串联电容C的目的是为了产生两相旋转磁场。
轮机工程学院船电系
船舶电气设备及系统
2019/12/28
课件
适当选择电容的大小，可使通入两个绕组的 电流相位差接近90，因此便产生旋转磁场， 在旋转磁场的作用下，转子便转动起来。
2019/12/28
课件
n
T
机械特性曲线
轮机工程学院船电系
船舶电气设备及系统
2019/12/28
课件
由机械特性可知：
U1（即磁通）不变时， 一定的负载下，U2,n。 U2=0时，电机立即停转。
n
T
机械特性曲线
轮机工程学院船电系
船舶电气设备及系统
2019/12/28
课件
反转： 电枢电压的极性改变，电机反转。
轮机工程学院船电系
船舶电气设备及系统
2019/12/28
课件
例：选择电容，可使交流伺服电机电路中的 电压电流的相量关系如图所示。
U
I1 UC
U1
U1
I1
1
U
励磁绕组的接线
U C
轮机工程学院船电系
船舶电气设备及系统
2019/12/28
课件
控制电压 电源电压
U
U
2
与 两
者频率相同，相
T"
轮机工程学院船电系
船舶电气设备及系统
2019/12/28
课件
合成转矩的方向与旋转 方向相反，所以电机在
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
返回
图9-2带电刷的刷握示意图
返回
图9-3换向器剖面图
返回
图9-4电刷的研磨方法
返回
图9-5交流伺服电动机示意图
返回
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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ห้องสมุดไป่ตู้
图9-8步进电动机典型结构
返回
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
微控电机与特种电机学习PPT教案
01
02
03
驱动方式选择
根据特种电机的特性和应 用需求，选择合适的驱动 方式，如直流驱动、交流 驱动或脉冲驱动等。
电路设计
设计合理的电路结构，包 括电源电路、驱动电路、 保护电路等，以确保电机 稳定可靠地运行。
元器件选型
选用高质量的元器件，如 电阻、电容、二极管、晶 体管等，以提高电路的可 靠性和稳定性。
控制方法
02
探讨不同的控制方法，如PID控制、自适应控制、神经网络控制
等，并分析其优缺点及适用范围。
控制精度与稳定性
03
分析不同控制策略和方法对微控电机控制精度和稳定性的影响
，并提出相应的优化措施。
典型应用案例分析
机器人关节驱动
介绍微控电机在机器人关节驱动中的应用，分析其对机器 人运动性能的影响，并探讨如何优化驱动和控制方案。
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 。
学习方法与要求
学习方法
本课程采用理论讲授、实验操作和案例分析相结合的教学方法。学生应认真听讲 、积极思考、勤于实践，注重理论与实践的结合。
学习要求
学生应掌握微控电机和特种电机的基本原理、结构特点、控制方法及应用技术； 具备独立分析和解决电机问题的能力；了解电机领域的前沿技术和发展趋势。同 时，学生还应具备良好的团队协作精神和创新意识。
控制策略与方法探讨
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。
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。
特种电机的介绍
力矩电机广泛应用于电梯、卷扬机、 造纸机械等需要较大力矩的场合。
工作原理
力矩电机通过改变输入电流的大小和方向， 调整电机的输出力矩和旋转方向。力矩电机 具有较大的转动惯量，能够承受较大的负载 突变。
直线电机
定义
直线电机是一种将电能直接转换 为直线运动的装置，无需通过中
间传动机构。
工作原理
直线电机内部有动子和定子两部 分，当定子绕组通入交流电时， 产生行波磁场，使动子在磁场中
启动电流大
某些特种电机在启动时可能需 要较大的启动电流，可能对电 网造成冲击。
噪声和振动
某些特种电机在工作过程中可 能会产生较大的噪声和振动， 需要采取措施进行减振降噪。
05 特种电机的应用案例
伺服电机在自动化设备中的应用
伺服电机是一种能够实现精确控制的 电机，广泛应用于自动化设备中。它 能够快速响应控制信号，精确地跟踪 指令，从而实现高精度的定位、速度 和转矩控制。
工作原理与特性
特种电机的工作原理和普通电机类似 ，都是基于电磁感应原理，通过磁场 和电流相互作用产生转矩，使电机旋 转。
特性：特种电机具有高精度、高效率 、高可靠性、低噪音等特点，能够满 足特殊的工作需求。
应用领域
特种电机广泛应用于工业 自动化、机器人、医疗器 械、航空航天等领域。
在工业自动化领域，特种 电机用于生产线的传送、 定位和装配等环节。
步进电机是一种将电脉冲信号转 换为旋转角度或线性步进的电机。
工作原理
步进电机内部有多个相，当控制器 向电机发送脉冲信号时，电机内部 的相会依次通电，使电机按照一定 的步进旋转。
应用领域
步进电机广泛应用于打印机、扫描 仪、数控机床等需要精确控制位置 和速度的设备。
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
n第六章控制电机资料PPT课件
.
10
（2）交流伺服电机 R2设计得较大，使Sm>1，Tst大， 启动迅速，稳定运行范围大。
（3）控制电压 U2 大小变化时，转子转速相应变 化，转速与电压 U2 成正比。U2 的极性改变 时，转子的转向改变。
.
11
第六章 控制电机
交流伺服电动机的机械特性如图所示。 n
o
T 不同控制电压下的机械特性曲线
2）控制方法
n
直流伺服电机的机械特性 与他励直流电机相同一样.
nKUEΦ 2 KEK RaTΦ2T
T
O
直流伺服电动机的
由机械特性可知：
n=f(T)曲线(U1=常数)
(1) 一定负载转矩下，当磁通不变时，U2 n。
(2) U2=0时，电机立即停转。
电动机反转：改变电枢电压的极性，电动机反转。
第六章 控制电机
控制绕组
杯形转子: 1、减少转动惯量；
2、提高电阻R2 使 Sm=R2/X20 >1，
避免“自转”现象。
内定子 外定子 励磁绕组
第六章 控制电机
23ຫໍສະໝຸດ 514交流杯形伺服电动机 1 励磁绕组； 2 控制绕组； 3 内定子； 4 处定子； 5转子；
第六章 控制电机
2）工作原理
I1
U C
+–
+
U
–
控制信号
第六章 控制电机 6.1.2测速发电机
测速发电机是一种转速测量传感器。用来测量旋 转装置的转速，向控制电路提供与转速大小成正比的 信号电压。测速发电机分为交流和直流两种类型。
交流测速发电机又分为同步式和异步式两种，这 里只分析异步式交流测速发电机的工作原理。
EKen 由于恒定，故E与被测转速 n成正比
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。
全套课件特种电机及其控制1
特种电机及其控制
41
无刷直流电动机的等效电路如图所示
VT1 VD1 VT3 VD3 VT5 VD5
US
A
B
C
VT4 VD4 VT6 VD6 VT2 VD2
ia
r LM + ea -
ib
r LM + eb -
ic
r LM + ec -
特种电机及其控制
42
1.4.2 无刷直流电动机的反电动势
无刷直流电动机气隙磁密及反电动势波形如下图所示
特种电机及其控制
30
2. 三三导通方式
三相绕组的反电动势波形及其三三导通方式下的导通规律
特种电机及其控制
31
1.2.3 角形连接三相桥式主电路
+
VT1
VT3
VT5
US
VT4
VT6
VT2
A
C CB
如图所示的角形联结三相桥式主电路的开关管也采用功率
MOSFET。与星形联结一样，角形联结的控制方式也有二二
式中 UT——开关器件的管压降； Ia ——电枢电流；
E ——线电动势，即电机的反电动势。
特种电机及其控制
46
对于三相六状态无刷直流电动机，任一时刻都有两相绕 组导通，故电机的反电动势为
式中
Ce
E
2Em
2 pW
15i
n
Ce
——电机的电动势常数，Ce
n
2 pW
15i
电枢绕组的电流为
Ia
US
2UT 2r
顺转时子针磁旋场转顺时针连续旋转、定子磁场隔60O跳跃E旋+-转A-C-E- →电机顺时针旋转
——自同步电机
特种电机及其控制超声波电动机
4）1969 年，英国Salfod 大学的两名教授介绍了一种伺服压电电机，这种电 机采用二片式压电体结构，其速度、运动形式和方向都可以任意变化，响 应速度也是传统结构电机所不能及的。
5）美国IBM 公司的Barth 也在1973 年提出了一种超声波电动机的模型，从 而使这种新型电机可以实现真正意义上的工作。
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第6章 超声波电动机
A.行波的形成 3) 在USM中形成行波
USM的定子由环形弹性体和环形 压电陶瓷构成，压电陶瓷按图示 的规律极化，即可产生两个在时 间和空间上都相差90的驻波。
极化规律：将一片压电陶瓷环极化为A、B两相区，两相区之
间有/4的区域未极化，用作控制电源反馈信号的传感器，另
第6章 超声波电动机
B.弹性体表面的椭圆运动
设弹性体厚度为h。若弹性 体表面任一点P在弹性体未 挠曲时的位置为P0，则从 P0到P在y方向的位移为
y
0
sin
2
x
0t
h (1 cos )
2
由于行波的振幅比行波的波长小得多，弹性体弯曲的角度 很小，故y方向 的位移近似为
y
0
s
in
2
x
0t
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第6章 超声波电动机
2 超声波电动机的发展
超声波电动机的发展大体可分为以下三个阶段：
• 探索阶段(1948年——20世纪70年代末)
•
Байду номын сангаас
USM 原型出现
• 实用化阶段(20世纪70年代末——80年代末)
商用USM 产品出现
• 深层次研究(20世纪90年代——)
第1章控制电机绪论ppt课件
磁通 的单位:韦[伯](Wb) 1Wb =1T·m2
2024年8月3日4时55分
19
1.2.3 磁场强度 磁场强度H ：表示磁场内某点磁场强弱和方向的物 理量。 是计算磁场时所引用的一个物理量，通过它来确定 磁场与电流之间的关系。
磁场强度H的单位 ：安培/米（A/m)
H 与 B 的区别
① H ∝I，与介质的性质无关。 ② B 与电流的大小和介质的性质均有关。
一是电磁转化规律，就是在一定条件下电和磁可以 相互转化； 二是电流在磁场中要受到力的作用。
因此在“控制电机”这门课程中，将给大家介绍直 流电机、变压器和交流异步电动机这三种最典型基 本的电机，比较深入地研究和分析其中的电磁关系 和它们的基本原理及特性。
2024年8月3日4时55分
15
其中将补充交流异步电动机的工作原理和基本电磁 关系。 由于各种控制电机的原理都是建立在基本的电磁 规律基础上的，因而它们之间不是孤立的，它们 既有共性，也有个性。 在以后学习中就会发现，一种电机与另一种电机之 间在电磁关系上、在基本特性上有很多相同之处， 但它们各自又具有与众不同的特点。
在学习时也要用辩证法的观点来学，将各种控制电 机联系起来，着重分析和掌握一些共同规律，同时 也要研究每个电机所具有的特殊性质。
2024年8月3日4时55分
16
通过本门课程主要是学习控制电机的特性和使用 方法，但同时我们还需要学习电机的基本原理。
因为对电机来说，其使用时的条件只是外因，电 机之所以有各种特性的根本原因是在于电机本身 的内部矛盾。
线是一条回形闭合曲线，称为磁滞回线。 B
剩磁感应强度Br (剩磁) ： 当线圈中电流减小到零(H=0)时，
Br•
铁心中的磁感应强度。 例如: 永久磁铁的磁性就是由
2024年8月3日4时55分
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1.2.3 磁场强度 磁场强度H ：表示磁场内某点磁场强弱和方向的物 理量。 是计算磁场时所引用的一个物理量，通过它来确定 磁场与电流之间的关系。
磁场强度H的单位 ：安培/米（A/m)
H 与 B 的区别
① H ∝I，与介质的性质无关。 ② B 与电流的大小和介质的性质均有关。
一是电磁转化规律，就是在一定条件下电和磁可以 相互转化； 二是电流在磁场中要受到力的作用。
因此在“控制电机”这门课程中，将给大家介绍直 流电机、变压器和交流异步电动机这三种最典型基 本的电机，比较深入地研究和分析其中的电磁关系 和它们的基本原理及特性。
2024年8月3日4时55分
15
其中将补充交流异步电动机的工作原理和基本电磁 关系。 由于各种控制电机的原理都是建立在基本的电磁 规律基础上的，因而它们之间不是孤立的，它们 既有共性，也有个性。 在以后学习中就会发现，一种电机与另一种电机之 间在电磁关系上、在基本特性上有很多相同之处， 但它们各自又具有与众不同的特点。
在学习时也要用辩证法的观点来学，将各种控制电 机联系起来，着重分析和掌握一些共同规律，同时 也要研究每个电机所具有的特殊性质。
2024年8月3日4时55分
16
通过本门课程主要是学习控制电机的特性和使用 方法，但同时我们还需要学习电机的基本原理。
因为对电机来说，其使用时的条件只是外因，电 机之所以有各种特性的根本原因是在于电机本身 的内部矛盾。
线是一条回形闭合曲线，称为磁滞回线。 B
剩磁感应强度Br (剩磁) ： 当线圈中电流减小到零(H=0)时，
Br•
铁心中的磁感应强度。 例如: 永久磁铁的磁性就是由
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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