特种电机报告

题目：特种电机及其驱动技术综述姓名学号：杨德格 3090102511 指导老师：叶云岳

所在学院：电气工程学院

目录

摘要 (1)

第一章、特种电机主要种类和特点 (1)

1、新型旋转电机 (1)

2、直线电机 (2)

3、非电磁类电机 (2)

第二章、直线电机 (3)

1、基本原理 (3)

2、结构种类 (3)

3、优缺点 (6)

第三章、现代驱动技术的主要应用 (7)

1、现代先进驱动技术在工业设备中的应用 (7)

2、现代先进驱动技术在信息与自动化方面的应用 (8)

3、现代先进驱动技术在交通与民用方面的应用 (9)

4、现代先进驱动技术在军事、航天、医学及其它方面的应用 (9)

参考文献 (10)

摘要：

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。

关键字：特种电机直线电机驱动技术

第一章、特种电机主要种类和特点

特种电机主要分为：新型旋转电机、直线电机、非电磁类电机三类。下面为各种类型的主要种类。

1、新型旋转电机

永磁无刷电机：无刷电机的定义：一切具有直流电机外部特性的采用电子换相的电机统称为“无刷电机”。无刷电机的优点：1、无电刷、低干扰。无刷电机去除了电刷，最直接的变化就是没有了有刷电机运转时产生的电火花，这样就极大减少了电火花对遥控无线电设备的干扰。2、噪音低，运转顺畅。无刷电机没有了电刷，运转时摩擦力大大减小，运行顺畅，噪音会低许多，这个优点对于模型运行稳定性是一个巨大的支持3、寿命长，低维护成本。少了电刷，无刷电机的磨损主要是在轴承上了，从机械角度看，无刷电机几乎是一种免维护的电动机了，必要的时候，只需做一些除尘维护即可。

新型开关磁阻电机：开关磁阻电机是一种新型调速电机，调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点，是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统的最新一代无极调速系统。它的结构简单坚固，调速范围宽，调速性能优异，且在整个调速范围内都具有较高效率，系统可靠性高。它具有两个基本特征：(l)开关性——电机必须工作在一个连续的开关模式，这也是为什么在各种新型功率半导体器件可以获得后这种电机才得以发展的主要原因。(2)磁阻性——定、转子具有可变磁阻回路，是真正的磁阻电机。

磁浮电机：磁悬浮电动机是一种具有轴承支承功能的特殊电动机,它在运行时,不需要任何独立的轴承支承,因此具有无摩擦和磨损,无润滑油污染,寿命长等一系列优点。

复式永磁电机：复式永磁同步电机将2个盘式电机的定子与外转子电机的定子构成一体，3个转子构成一个全封闭的筒形，将定子包围在其内部，它充分地利用了外转子式电机2个端面的空间。一般工况下该电机的输出功率不大，但输出转矩很大；因此，该结构电机以低速大转矩为主要特征，非常适合油田抽油等要求运行速度较低、输出转矩很大的场合。

滚切式电动机：滚切式电动机是一种低转动惯量、低转速的交流电动机，它是利用摆线式行星传动原理和气隙中旋转磁场所产生的磁拉力的巧妙组合而工作，无需齿轮减速就能获得低转速。

谐波电动机：谐波电动机是利用旋转磁场所产生的磁拉力与机械谐振波齿轮传动相结合的原理工作的。

光热电机：光热电机转子为铁镍合金制成的圆环，永磁体和红外光源固定隔光罩有一窗口以通过光线。

微波电机与波导电机：环形天线接收的电磁波经二极管整流后，通过LC滤波器输至微波电动机的转子绕组，转子绕组中的电流与定子的马蹄形磁铁的磁场作用而产生旋转转矩，使转子带动天线一起旋转，直至天线与电磁波的发射方向平行，天线不再接受电磁波能量为止。如在转子旋转轴上安装几个不同角度的天线，电机就可以连续地旋转。

2、直线电机

直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。它可以看成是一台旋转电机按径向剖开，并展成平面而成。直线电机按其工作原理可分为两个大的方面，即直线电动机和直线驱动器，直线电动机包括交流直线感应电动机、交流直线同步电动机、直线直流电动机和直线步进（脉冲）电动机、混合式直线电动机等。直线驱动器包括直线振荡电动机、直线电磁螺线管电动机、直线电磁泵、直线超声波电动机等。

3、非电磁类电机

超声波电机：与传统电机相比，它具有以下特点与优点：低速大力矩输出；功率密度高；起停控制性好；可实现直接驱动；可实现精确定位；容易制成直线移动型马达；噪音小：无电磁干扰亦不受电磁干扰；需使用耐磨材料(接触型USM)和高频电源等。超声电机的两个显著特点是：（1）低速大力矩输出。（2）保持力矩大，宏观表现为起停控制性好。超声电机能大力矩输出是因为激振元件采用大功率密度的压电陶瓷材料。同尺寸的超声微电机的力矩比静电微电机高3-4个量级：比电磁微电机高1．2个量级且输出转速也比其它类型的微电机低。超声电机的保持力矩至少是最大输出力矩的2倍多，具有大的保持力矩是因为电机的定、转子间依靠摩擦力实现转子的驱动。

形状记忆合金驱动器：第一个特点是小型，重量轻。这是因为驱动器本身是一种单一合金，动作机构简单。例如，已研制出6mm长的形状记忆合金机械手，也可用于能动内视镜。第二特点是动作柔性好。这是因为输入电流直接输出力，动作类似于身体肌肉。可用于要求位置精度高的工作机械和操作软物体的机器人。第三特点是不易受到周围环境（温度除外）

的影响，即使在水中、海水中、化学物中也能赤裸裸的使用。可以用于怕污染的半导体制造装置等。

磁致伸缩驱动器：某些磁性体的外部一旦加上磁场则磁性体的外形尺寸会发生变化，利用这种现象制作的驱动器称为磁致伸缩驱动器。磁致伸缩材料的伸缩效应变大，机电耦合的系数高，响应速度快，输出力大等特点。

静电驱动器：利用电荷间的库仑力作功。应用于除尘，静电类，电子照相等。主要特点是小、微功率，简单。

光驱动器：利用光致伸缩、光吸收而产生磁化的材料。

超导驱动器：采用铌合金材料，分为盘形转子、液态转子、圆柱形转子等结构。

第二章、直线电机

一般电动机工作时都是转动的。但是用旋转的电机驱动的交通工具（比如电动机车和城市中的电车等）需要做直线运动，用旋转的电机驱动的机器的一些部件也要做直线运动。这就需要增加把旋转运动变为直线运动的一套装置。能不能直接运用直线运动的电机来驱动，从而省去这套装呢？几十年前人们就提出了这个问题，现在已制成了直线运动的电动机，即直线电机。

1、基本原理

直线电机是一种通过将封闭式磁场展开为开放式磁场，将电能直接转化为直线运动的机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。

在直线电机的三相绕组中通入三相对称正弦电流后，也会产生气隙磁场。这个气隙磁场的分布情况与旋转电机的相似，即可看成沿展开的直线方向呈正弦形分布。当三相电流随时间变化时，气隙磁场将按A、B、C相序沿直线移动。这个原理与旋转电机相似，两者的差异是：这个磁场是平移的，而不是旋转的，因此被称为行波磁场。次级导条在行波磁场切割下，将感应电动势并产生电流。而所有导条的电流和气隙磁场相互作用便产生电磁推力。在这个电磁推力的作用下，如果初级是固定不动的，那末次级就顺着行波磁场的运动方向作直线运动。

2、结构种类

直线电机的结构可以看作是将一台旋转电机沿径向剖开，并将电机的圆周展开成直线而形成的。其中定子相当于直线电机的初级，转子相当于直线电机的次级，当初级通入电流后，在初次级之间的气隙中产生行波磁场，在行波磁场与次级永磁体的作用下产生驱动力，从而