特种电机PPT课件
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交流伺服电动机具有自转的能力。
交流伺服电动机原理图
9
二、直流伺服电动机
1.基本结构 直流伺服电动 机按控制方式可分为电枢控制 和磁极控制两种。
2.工作原理 图11-18是直 流伺服电动机的原理图。
3.直流伺服电动机的特性
直流伺服电动机剖面图
a)他励式
b)永磁式
1—磁极 2 —励磁绕组 3 —电枢绕组 4 —机壳 5 —电枢铁芯 6 —转轴
2
二、 同步电动机
旋转原理：当电枢绕组通以三相电源时，气隙中产生旋转磁埸。 同时转子绕组通过直流励磁电流，产生转子磁埸，它在气隙旋转磁 埸的带动下，以与旋转磁埸相同的速度同向旋转，它们之间无相对 运动，所以称同步。
因为转子的转速总是等于旋转磁埸的同步转速，故同步电动机 具有绝对硬的机械特性。
启动：同步电动机的缺点是没有自启动能力。即当转子静止而 电枢通电时，电枢旋转磁埸以很高的同步转速相对于转子的磁极旋 转，因转子有惯性，靠旋转磁埸和转子磁极的异性相吸作用不能拉 动转子转动，所以不能自启动。它必须依靠外力或辅助设备启动。
3
第二节 单相异步电机
定子绕组产生的脉动磁场（），
结构：定子为单相绕组（通单相交流 可用正、反两个旋转磁场合成而等效
电）转子一般用鼠笼式。
。 Φ = Φ+ +Φ-
转子
定子
m
t
定子 绕组
定子中通入单相交 流电后，形成脉动 磁场。其磁感应强 度按正弦分布，且 随时间按正弦变化
-
+
三相单三拍控制时步进电动机工作原理图
a)U相通电 b)V相通电 c)W相通电
13
2.三相单、双六拍控制 这种控制方式中通电顺序按U→UV→V→VW→W →WU→U…进行，即一开始U相绕组通电。
双三拍控制时步进电动机的工作原理
a)U和V相通电 b)V和W相通电 c)W和U相通
14
3.三相双三拍控制双三拍控制方式是每次有两相绕组同时通电，即按照UV→VW→ WU→UV…顺序通电。
10
直流伺服电动机的工作原 理 工作原理：
直流伺服电动机的工作 原理和普通直流电动机相 同，其励磁方式一般采用 他励式，也有不用励磁绕 组而用永久磁铁的永磁式。
工作时将励磁绕组接在 固定的直流电源上，而将 控制电加压在电枢绕组上，这种
方式称电枢控制。改变电
枢电 的大小和方向，电动 转压矩大机小方向也随之改变， 当控制电压为零，电动机停 转。
直流伺服电动机的原理图
直流伺服电动机电枢控制线路图
11
第四节 步进电动机
1.三相单三拍控制 “三相”指三相步进电动
一、步进电动机的结构 机；“单”指每次只给一相绕组通电，三拍”指
通电三次完成一个通电循环。
2.三相单、双六拍控制 这种控制方式中通电
顺序按U→UV→V→VW→W→WU→U…进行，
即一开始U相绕组通电，而后是U、V两相同时通
两相绕组分布图
笼型转子导体
8
交流伺服电动机工作原理
交流伺服电动机的工作原理与单相异步电动 机有相似之处。当交流伺服电动机的励磁绕组 “2” 接到“ uf” 上，如果控制绕组加上控制 电压为 “0” 时，所产生的是脉动的磁通势， 建立的是脉动磁埸，电动机无启动转矩。当控 制绕组加上控制电压 “ uf” 且产生的控制电流与励磁电流的相位不同，建 立起椭圆形旋转磁埸，于是产生了起动转矩， 电动机转子就转动起来了。如果控制电压消失， 转速会下降，但不会停止。
电，然后是V相通电，接着是V、W两相同时通
电…当U相单独通电时，转子将转到图11-24a所
示的位置。
3.三相双三拍控制 双三拍控制方式是每次有
两相绕组同时通电，即按照UV→VW→WU→U
V…顺序通电。 三相反应式步进电动机结构示意图
12
1.三相单三拍控制 “三相”指三相步进电动机；“单”指每次只给一相绕 组通电，“三拍”指通电三次完成一个通电循环。
i 1，电容与V绕组串联，电流iV 超前 U近90°；
将开关切换到2，电容与U绕组串联，电流 i超U
前 近iV90°。如此便改变了旋转磁场的方向，实
现反转。
6
罩极式单相电机
结构：单相绕组绕在磁极 上，在磁极的约1/3部 分套一短路环
定子通入电流以后，部分磁通穿过短路环，并在 其中产生感应电流。短路环中的电流阻碍磁通的变化， 致使有短路环部分和没有短路环部分产生的磁通有了 相位差，从而形成旋转磁场，使转子转起来。
变的恒定磁埸。磁埸经转子铁芯、转
同
子与定子间的气隙、定子铁芯而构成
步 发
闭合回路。在原动机的拖动下，发电
电
机转子转动后，在气隙中便形成幅值 不变的旋转磁埸，这个旋转磁埸依次
机 接 线
切割三相定子绕组；在定子绕组中感
图
应出交变的电动势。由于定子的电枢
绕组三相对称，转子转速恒定，所以
感应电动势也对称，即幅值相等、频 率相同、相位依次相差1200。
步进电动机典型结构图
15
步进电动机应用实例
1.石英手表中的步进电动机 第三代石英电子手表是用石英振荡器、CMOS 电路和特微型步进电动机(体积大约为2mm2×5mm或2mm2×3mm)来代替传统 机械手表的发条、游丝和擒纵机构等高精度零部件。
2.数控机床中的步进电动机 目前，利用步进电动机在电子数字控制机床工作 台中作进退刀驱动。
第十章 特种电机
第一节 同步电机 所谓同步电机：即转子的转速与同步转速相同。 一、同步发电机 构造： 定子：主要由机座、定子铁芯、定子绕组、电刷装置等。 转子：主要由转子铁芯、励磁绕组、滑环等。转子有隐极式和凸
极式两种。
1
同步发电机的工作原
理 当同步发电机直流励磁绕组通以
直流电流时，转子便产生一个幅值不
短路 环
转子
定子 磁极
7
第三节 伺服电动机
一、交流伺服电动机
1.基本结构 交流伺服电动机 实质上是一个两相异步电动机。
2.工作原理 交流伺服电动机 的电气原理图如图11-6所示，1是 控制绕组，2是励磁绕组，3是笼 型转子。
3.交流伺服电动机特性:交流 伺服电动机的输出功率一般是0.1 ～100W。
- = + = m
4
分
电容分相式异步电动机
相
在电动机定子中放置一个起动绕组B，与工作绕组在
空间相隔 90°，起动绕组B与电容器串联，使两个绕
组中的电流在相位上近于相差90°，这就是分相。由
这两相电流也能产生旋转磁场
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
A
A
N
B
S
B
t = 0
t = 45
5
实现正反转
改变C的串联位置，可使电动机反转。将开关合在
交流伺服电动机原理图
9
二、直流伺服电动机
1.基本结构 直流伺服电动 机按控制方式可分为电枢控制 和磁极控制两种。
2.工作原理 图11-18是直 流伺服电动机的原理图。
3.直流伺服电动机的特性
直流伺服电动机剖面图
a)他励式
b)永磁式
1—磁极 2 —励磁绕组 3 —电枢绕组 4 —机壳 5 —电枢铁芯 6 —转轴
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二、 同步电动机
旋转原理：当电枢绕组通以三相电源时，气隙中产生旋转磁埸。 同时转子绕组通过直流励磁电流，产生转子磁埸，它在气隙旋转磁 埸的带动下，以与旋转磁埸相同的速度同向旋转，它们之间无相对 运动，所以称同步。
因为转子的转速总是等于旋转磁埸的同步转速，故同步电动机 具有绝对硬的机械特性。
启动：同步电动机的缺点是没有自启动能力。即当转子静止而 电枢通电时，电枢旋转磁埸以很高的同步转速相对于转子的磁极旋 转，因转子有惯性，靠旋转磁埸和转子磁极的异性相吸作用不能拉 动转子转动，所以不能自启动。它必须依靠外力或辅助设备启动。
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第二节 单相异步电机
定子绕组产生的脉动磁场（），
结构：定子为单相绕组（通单相交流 可用正、反两个旋转磁场合成而等效
电）转子一般用鼠笼式。
。 Φ = Φ+ +Φ-
转子
定子
m
t
定子 绕组
定子中通入单相交 流电后，形成脉动 磁场。其磁感应强 度按正弦分布，且 随时间按正弦变化
-
+
三相单三拍控制时步进电动机工作原理图
a)U相通电 b)V相通电 c)W相通电
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2.三相单、双六拍控制 这种控制方式中通电顺序按U→UV→V→VW→W →WU→U…进行，即一开始U相绕组通电。
双三拍控制时步进电动机的工作原理
a)U和V相通电 b)V和W相通电 c)W和U相通
14
3.三相双三拍控制双三拍控制方式是每次有两相绕组同时通电，即按照UV→VW→ WU→UV…顺序通电。
10
直流伺服电动机的工作原 理 工作原理：
直流伺服电动机的工作 原理和普通直流电动机相 同，其励磁方式一般采用 他励式，也有不用励磁绕 组而用永久磁铁的永磁式。
工作时将励磁绕组接在 固定的直流电源上，而将 控制电加压在电枢绕组上，这种
方式称电枢控制。改变电
枢电 的大小和方向，电动 转压矩大机小方向也随之改变， 当控制电压为零，电动机停 转。
直流伺服电动机的原理图
直流伺服电动机电枢控制线路图
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第四节 步进电动机
1.三相单三拍控制 “三相”指三相步进电动
一、步进电动机的结构 机；“单”指每次只给一相绕组通电，三拍”指
通电三次完成一个通电循环。
2.三相单、双六拍控制 这种控制方式中通电
顺序按U→UV→V→VW→W→WU→U…进行，
即一开始U相绕组通电，而后是U、V两相同时通
两相绕组分布图
笼型转子导体
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交流伺服电动机工作原理
交流伺服电动机的工作原理与单相异步电动 机有相似之处。当交流伺服电动机的励磁绕组 “2” 接到“ uf” 上，如果控制绕组加上控制 电压为 “0” 时，所产生的是脉动的磁通势， 建立的是脉动磁埸，电动机无启动转矩。当控 制绕组加上控制电压 “ uf” 且产生的控制电流与励磁电流的相位不同，建 立起椭圆形旋转磁埸，于是产生了起动转矩， 电动机转子就转动起来了。如果控制电压消失， 转速会下降，但不会停止。
电，然后是V相通电，接着是V、W两相同时通
电…当U相单独通电时，转子将转到图11-24a所
示的位置。
3.三相双三拍控制 双三拍控制方式是每次有
两相绕组同时通电，即按照UV→VW→WU→U
V…顺序通电。 三相反应式步进电动机结构示意图
12
1.三相单三拍控制 “三相”指三相步进电动机；“单”指每次只给一相绕 组通电，“三拍”指通电三次完成一个通电循环。
i 1，电容与V绕组串联，电流iV 超前 U近90°；
将开关切换到2，电容与U绕组串联，电流 i超U
前 近iV90°。如此便改变了旋转磁场的方向，实
现反转。
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罩极式单相电机
结构：单相绕组绕在磁极 上，在磁极的约1/3部 分套一短路环
定子通入电流以后，部分磁通穿过短路环，并在 其中产生感应电流。短路环中的电流阻碍磁通的变化， 致使有短路环部分和没有短路环部分产生的磁通有了 相位差，从而形成旋转磁场，使转子转起来。
变的恒定磁埸。磁埸经转子铁芯、转
同
子与定子间的气隙、定子铁芯而构成
步 发
闭合回路。在原动机的拖动下，发电
电
机转子转动后，在气隙中便形成幅值 不变的旋转磁埸，这个旋转磁埸依次
机 接 线
切割三相定子绕组；在定子绕组中感
图
应出交变的电动势。由于定子的电枢
绕组三相对称，转子转速恒定，所以
感应电动势也对称，即幅值相等、频 率相同、相位依次相差1200。
步进电动机典型结构图
15
步进电动机应用实例
1.石英手表中的步进电动机 第三代石英电子手表是用石英振荡器、CMOS 电路和特微型步进电动机(体积大约为2mm2×5mm或2mm2×3mm)来代替传统 机械手表的发条、游丝和擒纵机构等高精度零部件。
2.数控机床中的步进电动机 目前，利用步进电动机在电子数字控制机床工作 台中作进退刀驱动。
第十章 特种电机
第一节 同步电机 所谓同步电机：即转子的转速与同步转速相同。 一、同步发电机 构造： 定子：主要由机座、定子铁芯、定子绕组、电刷装置等。 转子：主要由转子铁芯、励磁绕组、滑环等。转子有隐极式和凸
极式两种。
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同步发电机的工作原
理 当同步发电机直流励磁绕组通以
直流电流时，转子便产生一个幅值不
短路 环
转子
定子 磁极
7
第三节 伺服电动机
一、交流伺服电动机
1.基本结构 交流伺服电动机 实质上是一个两相异步电动机。
2.工作原理 交流伺服电动机 的电气原理图如图11-6所示，1是 控制绕组，2是励磁绕组，3是笼 型转子。
3.交流伺服电动机特性:交流 伺服电动机的输出功率一般是0.1 ～100W。
- = + = m
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分
电容分相式异步电动机
相
在电动机定子中放置一个起动绕组B，与工作绕组在
空间相隔 90°，起动绕组B与电容器串联，使两个绕
组中的电流在相位上近于相差90°，这就是分相。由
这两相电流也能产生旋转磁场
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
A
A
N
B
S
B
t = 0
t = 45
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实现正反转
改变C的串联位置，可使电动机反转。将开关合在