第5章 特種電機

1、 【案例】【案例】 數控機床伺服系統(tǒng)數控機床伺服系統(tǒng) 5.0伺服電動機伺服電動機 5.1測速發(fā)電機測速發(fā)電機 5.2步進電動機步進電動機 5.3直線電動機直線電動機 5.4微型同步電機微型同步電機 5.5技能訓練技能訓練 5.6【案例】【案例】 自動控制系統(tǒng)中一般用特種電動機作自動控制系統(tǒng)中一般用特種電動機作為執(zhí)行元件，即特種電動機在控制電壓的為執(zhí)行元件，即特種電動機在控制電壓的作用下驅動被控對象工作。它通常作為隨作用下驅動被控對象工作。它通常作為隨動系統(tǒng)、遙測和遙控系統(tǒng)及各種增量運動動系統(tǒng)、遙測和遙控系統(tǒng)及各種增量運動控制系統(tǒng)的主傳動元件?？刂葡到y(tǒng)的主傳動元件。 如圖如圖5-1所示為數控機床

2、伺服系統(tǒng)。所示為數控機床伺服系統(tǒng)。 圖圖5-1 數控機床伺服系統(tǒng)數控機床伺服系統(tǒng)它是以機床移動部件的機械位移和速度為直接控制目標的自動它是以機床移動部件的機械位移和速度為直接控制目標的自動控制系統(tǒng)，也稱位置、速度隨動系統(tǒng)，它接收來自插補器的步控制系統(tǒng)，也稱位置、速度隨動系統(tǒng)，它接收來自插補器的步進脈沖，經過變換放大后轉化為機床工作臺的位移和速度。高進脈沖，經過變換放大后轉化為機床工作臺的位移和速度。高性能的數控機床伺服系統(tǒng)還由檢測元件反饋實際的輸出位置和性能的數控機床伺服系統(tǒng)還由檢測元件反饋實際的輸出位置和速度的狀態(tài)，并由位置和速度調節(jié)器構成閉環(huán)控制。速度的狀態(tài)，并由位置和速度調節(jié)器構成閉環(huán)控

3、制。應用應用：特種電機在雷達的掃描跟蹤、船舶方位控：特種電機在雷達的掃描跟蹤、船舶方位控制、飛機自動駕駛、軋鋼控制、工業(yè)機器人控制、制、飛機自動駕駛、軋鋼控制、工業(yè)機器人控制、遙測遙控、自動化儀表等自動控制系統(tǒng)中得到廣遙測遙控、自動化儀表等自動控制系統(tǒng)中得到廣泛的應用。泛的應用。特種電機特種電機通常指的是結構、性能、用途或原理等通常指的是結構、性能、用途或原理等與常規(guī)電機不同，且體積和輸出功率較小的微型與常規(guī)電機不同，且體積和輸出功率較小的微型電機或特種精密電機，一般其外徑不大于電機或特種精密電機，一般其外徑不大于130mm。 特種電機可以分為特種電機可以分為驅動用特種電機驅動用特種電機和和控

4、制用特種控制用特種電機電機兩大類，前者主要用來驅動各種機構、儀表兩大類，前者主要用來驅動各種機構、儀表以及家用電器等；后者是在自動控制系統(tǒng)中傳遞、以及家用電器等；后者是在自動控制系統(tǒng)中傳遞、變換和執(zhí)行控制信號的小功率電機的總稱，用做變換和執(zhí)行控制信號的小功率電機的總稱，用做執(zhí)行元件或信號元件?？刂朴玫奶胤N電機分為測執(zhí)行元件或信號元件?？刂朴玫奶胤N電機分為測量元件和執(zhí)行元件。測量元件包括旋轉變壓器，量元件和執(zhí)行元件。測量元件包括旋轉變壓器，交、直流測速發(fā)電機等；執(zhí)行元件主要有交、直交、直流測速發(fā)電機等；執(zhí)行元件主要有交、直流伺服電動機，步進電動機等。流伺服電動機，步進電動機等。 特種電機分類：特

5、種電機分類：5.1.1直流伺服電動機直流伺服電動機 5.1.2交流伺服電動機交流伺服電動機 概述概述伺服電動機：伺服電動機： 又稱執(zhí)行電動機，在自動控制系統(tǒng)中用做執(zhí)行元件。又稱執(zhí)行電動機，在自動控制系統(tǒng)中用做執(zhí)行元件。可以把輸入的電壓信號變換成為電機軸上的角位移、角速可以把輸入的電壓信號變換成為電機軸上的角位移、角速度等機械信號輸出。改變控制信號的極性和大小，便可改度等機械信號輸出。改變控制信號的極性和大小，便可改變伺服電動機的轉向和轉速。變伺服電動機的轉向和轉速。自動控制系統(tǒng)對伺服電動機的性能要求：自動控制系統(tǒng)對伺服電動機的性能要求： （1）無自轉現象。）無自轉現象。 （2）空載始動電壓低。

6、）空載始動電壓低。 （3）機械特性和調節(jié)特性的線性度好。）機械特性和調節(jié)特性的線性度好。 （4）快速響應性好。）快速響應性好。分類：分類： 按伺服電動機的控制電壓來分，伺服電動機可分為直按伺服電動機的控制電壓來分，伺服電動機可分為直流伺服電動機和交流伺服電動機兩大類流伺服電動機和交流伺服電動機兩大類 分類分類:直流伺服電動機根據磁路系統(tǒng)、電樞結直流伺服電動機根據磁路系統(tǒng)、電樞結構、電刷和換向器的結構可分為：構、電刷和換向器的結構可分為：普通普通型直流伺服電動機、盤形電樞直流伺服型直流伺服電動機、盤形電樞直流伺服電動機、杯形直流伺服電動機、無槽電電動機、杯形直流伺服電動機、無槽電樞直流伺服電動機

7、等。樞直流伺服電動機等。 結構結構:（1）普通型直流伺服電動機。）普通型直流伺服電動機。結構和普結構和普通的他勵直流電動機的結構相同，由定通的他勵直流電動機的結構相同，由定子和轉子兩部分組成。子和轉子兩部分組成。根據勵磁方式又分為電磁式和永磁式，根據勵磁方式又分為電磁式和永磁式，一般為永磁式。為提高控制精度和響應一般為永磁式。為提高控制精度和響應速度，伺服電動機的電樞鐵芯長度與直速度，伺服電動機的電樞鐵芯長度與直徑之比比普通電機大，氣隙也小。圖徑之比比普通電機大，氣隙也小。圖5-2所示。所示。圖圖5-2 普通型直流伺服電動機結構圖普通型直流伺服電動機結構圖1 1直流伺服電動機的分類與結構直流伺

8、服電動機的分類與結構 （2）盤形電樞直流伺服電動機（如圖）盤形電樞直流伺服電動機（如圖5-3示）。示）。 電樞直徑遠大于長度。定子由永久磁鐵和前后磁軛組電樞直徑遠大于長度。定子由永久磁鐵和前后磁軛組成，形成軸向的平面氣隙。電樞是印刷繞組或繞線式繞成，形成軸向的平面氣隙。電樞是印刷繞組或繞線式繞組，形成徑向電流，徑向電流和軸向磁場作用，使伺服組，形成徑向電流，徑向電流和軸向磁場作用，使伺服電動機換轉。電動機換轉。特點：特點：結構簡單，啟動轉矩大，力矩波動小，轉向性能結構簡單，啟動轉矩大，力矩波動小，轉向性能好，電樞轉動慣量小，反應快。好，電樞轉動慣量小，反應快。應用：應用：低速、啟動頻繁、要求薄

9、型安裝的場合，如數控低速、啟動頻繁、要求薄型安裝的場合，如數控車床、機器人等。車床、機器人等。圖圖5-3 盤形印刷繞組直流伺服電動機結構圖盤形印刷繞組直流伺服電動機結構圖空心杯轉子可以由事先成型空心杯轉子可以由事先成型的單個線圈，沿圓柱面排列成的單個線圈，沿圓柱面排列成杯形，或直接用繞線機繞制成杯形，或直接用繞線機繞制成杯形，再用環(huán)氧樹脂固化成型。杯形，再用環(huán)氧樹脂固化成型。它有內、外定子，外定子用永它有內、外定子，外定子用永久磁鋼，內定子起磁軛作用。久磁鋼，內定子起磁軛作用。特點：特點：低慣量，靈敏度高，低慣量，靈敏度高，耗能低，力矩波動小，換向性耗能低，力矩波動小，換向性能好等。能好等。應

10、用：應用：在高精度的自動控制在高精度的自動控制系統(tǒng)及測量設備中，如攝像機、系統(tǒng)及測量設備中，如攝像機、錄音機、錄音機、X-Y函數記錄儀等。函數記錄儀等。圖圖5-4 杯形直流伺服電動機結構圖杯形直流伺服電動機結構圖 （3）杯形直流伺服電動機）杯形直流伺服電動機（如圖（如圖5-4示）。示）。 結構和普通電動機的結結構和普通電動機的結構沒有差別，僅僅是電樞鐵構沒有差別，僅僅是電樞鐵芯是光滑的無槽的圓錐體。芯是光滑的無槽的圓錐體。電樞的制造是將敷設在光滑電樞的制造是將敷設在光滑鐵芯表面的繞組用環(huán)氧樹脂鐵芯表面的繞組用環(huán)氧樹脂固化成型黏接在鐵芯上。固化成型黏接在鐵芯上。應用：應用：動作速度快、功率大動作

11、速度快、功率大的場合，如數控機床、雷達的場合，如數控機床、雷達天線的驅動等。天線的驅動等。 圖圖5-5 無槽電樞直流伺服電動機結構圖無槽電樞直流伺服電動機結構圖直流伺服電動機的轉速關系式為：直流伺服電動機的轉速關系式為：aaemem2eeTee TRRUUnTTCCCkkkemeUkTK= 根據上式可以得出：根據上式可以得出： 直流伺服電動機的直流伺服電動機的機械特性機械特性和和調節(jié)特性。調節(jié)特性。指在控制電壓保持不變的情況下，指在控制電壓保持不變的情況下，直流伺服電動機的轉速直流伺服電動機的轉速n隨轉矩變隨轉矩變化的關系?；年P系。圖圖5-6所示所示為給定不同的電樞電壓為給定不同的電樞電壓（

12、控制電壓加在電樞繞組上）得到（控制電壓加在電樞繞組上）得到的直流伺服電動機的機械特性。的直流伺服電動機的機械特性。 圖圖5-6 電樞控制的直流伺服電樞控制的直流伺服 電動機機械特性電動機機械特性 從機械特性上看，不同電樞電壓下的機械特性曲線為從機械特性上看，不同電樞電壓下的機械特性曲線為一組平行線，其斜率為一組平行線，其斜率為 k。 從圖中還可以看出，當控制電壓一定時，不同的負載從圖中還可以看出，當控制電壓一定時，不同的負載轉矩對應不同的機械轉速。轉矩對應不同的機械轉速。指負載轉矩恒定時，電指負載轉矩恒定時，電機轉速與電樞電壓的關機轉速與電樞電壓的關系。直流伺服電動機的系。直流伺服電動機的調節(jié)

13、特性如圖調節(jié)特性如圖5-7所示。所示。圖圖5-7 直流伺服電動機調節(jié)特性直流伺服電動機調節(jié)特性 當轉矩一定時當轉矩一定時，轉速與電壓的關系也為一組平行線，其，轉速與電壓的關系也為一組平行線，其斜率為斜率為1/ke。當轉速為零時當轉速為零時，對應不同的負載轉矩可得到不，對應不同的負載轉矩可得到不同的啟動電壓同的啟動電壓U。當電樞電壓小于啟動電壓時當電樞電壓小于啟動電壓時，伺服電動機，伺服電動機將不能啟動。將不能啟動。交流伺服電動機分為交流伺服電動機分為永磁式同步永磁式同步和和異步異步交流伺服電動機交流伺服電動機。結構：結構：和單相異步電動機的結構相似，和單相異步電動機的結構相似，為兩相交流電機，

14、由定子和轉子兩部分為兩相交流電機，由定子和轉子兩部分組成。轉子有籠形和杯形兩種。定子為組成。轉子有籠形和杯形兩種。定子為兩相繞組，并在空間相差兩相繞組，并在空間相差90電角度，電角度，一個為勵磁繞組，另一個為控制繞組。一個為勵磁繞組，另一個為控制繞組。圖圖5-8示交流伺服電動機工作原理圖。示交流伺服電動機工作原理圖。適用適用于于0.1100W小功率自動控制系統(tǒng)小功率自動控制系統(tǒng)中，頻率有中，頻率有50Hz、400Hz等多種。等多種。1交流伺服電動機的工作原理交流伺服電動機的工作原理 圖圖5-8 交流伺服電動機交流伺服電動機 工作原理圖工作原理圖 交流伺服電動機從控制特性上要求必須像直流伺服電動

15、交流伺服電動機從控制特性上要求必須像直流伺服電動機一樣具有伺服特性外，還要解決機一樣具有伺服特性外，還要解決 “自轉自轉”現象?，F象?！白赞D自轉”現象現象就是當勵磁電壓不為零，控制電壓突然切就是當勵磁電壓不為零，控制電壓突然切去為零時，伺服電動機相當于一臺單相異步電動機，若去為零時，伺服電動機相當于一臺單相異步電動機，若轉子電阻較小，阻轉矩小于單相運行時的最大轉矩，則轉子電阻較小，阻轉矩小于單相運行時的最大轉矩，則電機仍然旋轉。這樣就產生了電機仍然旋轉。這樣就產生了“自轉自轉”現象，造成失控?，F象，造成失控。避免避免“自轉自轉”現象方法現象方法是增大轉子電阻值。是增大轉子電阻值。因此，具有較大

16、的轉子電阻和下垂的機械特性是交流伺因此，具有較大的轉子電阻和下垂的機械特性是交流伺服電動機的服電動機的主要特點主要特點。交流伺服電機的控制方式有交流伺服電機的控制方式有3種：種：幅值控制幅值控制、相位控制相位控制和和幅值幅值-相位控制相位控制。 （1）幅值控制。）幅值控制。 控制電壓和勵磁電壓保持相位差90，只改變控制電壓幅值，實現對伺服電動機的控制，這種控制方法稱為幅值控制。其接線圖如圖5-8所示。 當勵磁電壓為額定電壓、控制電壓為零時，伺服電動機的轉速為零，電機不轉；當勵磁電壓為額定電壓、控制電壓也為額定電壓時，轉速最大，轉矩也最大。所以控制電壓從零到額定電壓，伺服電動機的轉速也從零到最大

17、。（2）相位控制。）相位控制?？刂齐妷汉蛣畲烹妷悍稻鶠轭~定值，通控制電壓和勵磁電壓幅值均為額定值，通過改變控制電壓和勵磁電壓相位差，實現對伺服電動機的控過改變控制電壓和勵磁電壓相位差，實現對伺服電動機的控制，稱為相位控制。制，稱為相位控制。 固定勵磁不變，改變控制電壓的相位從090，旋轉磁場由脈動勢變?yōu)闄E圓磁勢，最后變?yōu)閳A形磁勢，伺服電動機的轉速也從零到最大轉速，轉矩也最大。 （3）幅值）幅值-相位控制。相位控制。通過改變控制通過改變控制電壓的幅值及控制電壓與勵磁電壓的相電壓的幅值及控制電壓與勵磁電壓的相位差來控制伺服電動機的轉速，稱為幅位差來控制伺服電動機的轉速，稱為幅值值-相位控制。相位

18、控制。圖圖5-9所示為幅值所示為幅值-相位相位控制接線圖控制接線圖。 當控制電壓的幅值變化時，電機的幅值和相位差都發(fā)生變化，從而達到改變轉速的目的。圖5-9 幅值相位控制接線圖 5.2.1直流測速電動機直流測速電動機 5.2.2交流異步測速發(fā)電機交流異步測速發(fā)電機 概述概述 測速發(fā)電機測速發(fā)電機在自動控制系統(tǒng)中作為檢測或自動調節(jié)電動在自動控制系統(tǒng)中作為檢測或自動調節(jié)電動機轉速之用；在隨動系統(tǒng)中用來產生電壓信號以提高系統(tǒng)機轉速之用；在隨動系統(tǒng)中用來產生電壓信號以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度；在計算解答裝置中作為微分和積分元件。的穩(wěn)定性和精度；在計算解答裝置中作為微分和積分元件。它還可以檢測各種機械在有

19、限范圍內的擺動或非常緩慢的它還可以檢測各種機械在有限范圍內的擺動或非常緩慢的轉速，并可以代替測速計直接測量轉速。轉速，并可以代替測速計直接測量轉速。 分類：分類：分為直流測速發(fā)電機和交流測速發(fā)電機兩種。分為直流測速發(fā)電機和交流測速發(fā)電機兩種。實際應用中對測速發(fā)電機主要有以下幾個方面的要求：實際應用中對測速發(fā)電機主要有以下幾個方面的要求：（1）線性度要好，輸出電壓要和轉速成正比。）線性度要好，輸出電壓要和轉速成正比。（2）測速發(fā)電機的轉動慣量要小，以保證測速的快速性。）測速發(fā)電機的轉動慣量要小，以保證測速的快速性。（3）靈敏度要高，即輸出特性的斜率要大，較小的轉速變）靈敏度要高，即輸出特性的斜率

20、要大，較小的轉速變 化能夠引起輸出電壓的變化?；軌蛞疠敵鲭妷旱淖兓?。（4）正、反轉兩個方向的輸出特性要一致。）正、反轉兩個方向的輸出特性要一致。實際上是微型直流發(fā)電機，根據勵磁方式分為永磁式和電磁實際上是微型直流發(fā)電機，根據勵磁方式分為永磁式和電磁式兩種。常用的是永磁式測速發(fā)電機，因為它結構簡單，省式兩種。常用的是永磁式測速發(fā)電機，因為它結構簡單，省去勵磁，便于使用，并且溫度變化對勵磁磁通的影響較小，去勵磁，便于使用，并且溫度變化對勵磁磁通的影響較小，但永磁材料較貴。但永磁材料較貴。 1直流測速發(fā)電機的輸出特直流測速發(fā)電機的輸出特性性輸出電壓與轉速之間的關系為輸出電壓與轉速之間的關系為：a

21、2aL1EUCnRR直流測速發(fā)電機的工作特性，即輸出直流測速發(fā)電機的工作特性，即輸出電壓與轉速之間的關系稱為輸出特性電壓與轉速之間的關系稱為輸出特性，如圖如圖5-10示示，R為負載電阻，測速為負載電阻，測速發(fā)電機的輸出特性斜率為發(fā)電機的輸出特性斜率為C。圖圖5-10 直流測速發(fā)電機的輸出特性直流測速發(fā)電機的輸出特性 實際測速發(fā)電機的輸出電壓與轉速間并不是嚴格的正比關系，實際測速發(fā)電機的輸出電壓與轉速間并不是嚴格的正比關系，會產生一些會產生一些誤差誤差。 產生誤差的原因：產生誤差的原因： （1）電樞反應。）電樞反應。由于電樞反應，使得主磁通隨負載的電流變化，由于電樞反應，使得主磁通隨負載的電流變

22、化，特性曲線下彎，如圖特性曲線下彎，如圖5-10中所示的中所示的R1、R2曲線。曲線。 解決辦法解決辦法除了在結構上采取措施外，盡量增加負載電阻，減小除了在結構上采取措施外，盡量增加負載電阻，減小負載電流對電樞反應的影響，還可以提高測速發(fā)電機的靈敏度，即負載電流對電樞反應的影響，還可以提高測速發(fā)電機的靈敏度，即增大斜率。增大斜率。 （2）電刷接觸電阻。）電刷接觸電阻。電刷和換向器之間存在接觸電阻，將會分得電刷和換向器之間存在接觸電阻，將會分得一部分電壓，從而使輸出電壓處出現死區(qū)，并且接觸電阻的變化與一部分電壓，從而使輸出電壓處出現死區(qū)，并且接觸電阻的變化與轉速的變化呈現非線性關系。轉速的變化呈

23、現非線性關系。 （3）紋波影響。）紋波影響。由于換向片的數量有限，實際輸出電壓是一個脈由于換向片的數量有限，實際輸出電壓是一個脈動的電流，對高精度系統(tǒng)影響很大。動的電流，對高精度系統(tǒng)影響很大。 為消除影響可采用濾波電路。為消除影響可采用濾波電路。交流測速發(fā)電機分為交流測速發(fā)電機分為同步同步和和異步異步兩類。同步測速發(fā)電機就兩類。同步測速發(fā)電機就是永磁轉子的單向同步發(fā)電機，由于輸出的頻率隨轉速變是永磁轉子的單向同步發(fā)電機，由于輸出的頻率隨轉速變化，故應用很少。化，故應用很少。應用最廣泛的是異步測速發(fā)電機應用最廣泛的是異步測速發(fā)電機。 1結構與原理結構與原理 *結構結構上與交流伺服電動機相似，定子

24、上也有兩個空間上互差上與交流伺服電動機相似，定子上也有兩個空間上互差90電角度的繞組。不過，其中一個是勵磁繞組，另一個用來電角度的繞組。不過，其中一個是勵磁繞組，另一個用來輸出電壓，稱為輸出繞組。輸出電壓，稱為輸出繞組。 異步測速發(fā)電機轉子有異步測速發(fā)電機轉子有籠形籠形和和空心杯形空心杯形兩種。兩種。 空心杯形轉子空心杯形轉子異步測速發(fā)電機的基本結構與空心杯交流伺服異步測速發(fā)電機的基本結構與空心杯交流伺服電動機相同。轉子是空心杯形，用電阻率較大、厚為電動機相同。轉子是空心杯形，用電阻率較大、厚為0.20.3mm的鋁或銅制成，屬非磁性材料。的鋁或銅制成，屬非磁性材料。 定子定子有內、外定子之分。

25、小容量測速發(fā)電機的勵磁繞組和輸有內、外定子之分。小容量測速發(fā)電機的勵磁繞組和輸出繞組都裝在外定子槽中，而容量較大的測速發(fā)電機則分裝在出繞組都裝在外定子槽中，而容量較大的測速發(fā)電機則分裝在內、外定子中。內定子由硅鋼片疊成，目的是減小磁繞。內、外定子中。內定子由硅鋼片疊成，目的是減小磁繞。*交流測速發(fā)電機工作原理：交流測速發(fā)電機工作原理： 如圖如圖5-11所示。所示。異步測速發(fā)電異步測速發(fā)電機的空心杯形轉子可以看成是很多機的空心杯形轉子可以看成是很多導體并聯(lián)而成。定子勵磁繞組加大導體并聯(lián)而成。定子勵磁繞組加大小不變的交流勵磁電壓小不變的交流勵磁電壓U1后，勵后，勵磁電流在勵磁繞組的軸線方向上產磁電

26、流在勵磁繞組的軸線方向上產生了隨時間按正弦規(guī)律變化的脈振生了隨時間按正弦規(guī)律變化的脈振磁通磁通 1。 當轉子靜止不動時當轉子靜止不動時，異步測速，異步測速發(fā)電機類似于一臺變壓器，勵磁繞發(fā)電機類似于一臺變壓器，勵磁繞組相當于變壓器的一次側繞組，轉組相當于變壓器的一次側繞組，轉子導體相當于變壓器的二次繞組。子導體相當于變壓器的二次繞組。由于磁通的方向與輸出繞組的軸線由于磁通的方向與輸出繞組的軸線垂直，不會在輸出繞組中產生感應垂直，不會在輸出繞組中產生感應電動勢，當轉子不動時，輸出繞組電動勢，當轉子不動時，輸出繞組的輸出電壓的輸出電壓U2等于零。等于零。圖圖5-11 交流測速發(fā)電機原理圖交流測速發(fā)電

27、機原理圖 杯形轉子中感應電流的大小與轉子的轉速成杯形轉子中感應電流的大小與轉子的轉速成正比，因此，輸出電壓與轉子的轉速成正比。正比，因此，輸出電壓與轉子的轉速成正比。轉子反轉時，輸出電壓的相位也相反。只要用轉子反轉時，輸出電壓的相位也相反。只要用一個電壓表就可測出速度大小及方向。一個電壓表就可測出速度大小及方向。當轉子旋轉時當轉子旋轉時，轉子導體因切割磁通而產生感應電流，轉，轉子導體因切割磁通而產生感應電流，轉子電流又產生磁通子電流又產生磁通2，此磁通在空間上是固定的，與輸，此磁通在空間上是固定的，與輸出繞組軸線相重合。出繞組軸線相重合。2在時間上是按正弦規(guī)律變化的，在時間上是按正弦規(guī)律變化的

28、，因此，在輸出繞組中感應出頻率相同的輸出電壓因此，在輸出繞組中感應出頻率相同的輸出電壓U02。 交流測速發(fā)電機的工作特性是輸出特性，包括交流測速發(fā)電機的工作特性是輸出特性，包括輸出幅輸出幅值特性值特性和和輸出相位特性輸出相位特性?？刂葡到y(tǒng)不僅要求交流測速發(fā)電?？刂葡到y(tǒng)不僅要求交流測速發(fā)電機輸出電壓的大小與轉速成正比，而且希望輸出電壓與勵機輸出電壓的大小與轉速成正比，而且希望輸出電壓與勵磁電壓的相位相同。磁電壓的相位相同。 在一定的勵磁電壓下，交流測速發(fā)電機輸出電壓的幅值在一定的勵磁電壓下，交流測速發(fā)電機輸出電壓的幅值有效值與轉速的關系稱為有效值與轉速的關系稱為輸出幅值特性輸出幅值特性，即，即U

29、0=f（n）。）。 輸出電壓與勵磁電壓的相位差輸出電壓與勵磁電壓的相位差 （輸出相位）與轉速的（輸出相位）與轉速的關系稱為關系稱為輸出相位特性輸出相位特性。 （1）n=0電機不轉。電機不轉。當轉速當轉速n=0時，時，轉子中的電動勢為變壓器性質電動轉子中的電動勢為變壓器性質電動勢，該電動勢產生的轉子磁動勢性勢，該電動勢產生的轉子磁動勢性質和勵磁磁動勢相同均為直軸磁動質和勵磁磁動勢相同均為直軸磁動勢；輸出繞組由于與勵磁繞組在空勢；輸出繞組由于與勵磁繞組在空間位置上相差間位置上相差90電角度，因此不電角度，因此不產生感應電動勢，輸出電壓產生感應電動勢，輸出電壓U2=0。圖圖5-12 交流測速交流測速

30、發(fā)電機的輸出特性發(fā)電機的輸出特性在理想情況下，輸出幅值特性是在理想情況下，輸出幅值特性是一條通過原點的直線，輸出相位一條通過原點的直線，輸出相位特性是一條與橫軸重合的直線，特性是一條與橫軸重合的直線，如圖如圖5-12所示所示。電機旋轉產生切割電動勢電機旋轉產生切割電動勢Er，大小為，大小為 式中，式中，Cr為轉子電動勢常數，為轉子電動勢常數， d為脈振磁通幅值。為脈振磁通幅值。轉子中感應電動勢在轉子杯中產生短路電流轉子中感應電動勢在轉子杯中產生短路電流IS，考慮轉，考慮轉子漏抗的影響，轉子電流要滯后轉子感應電動勢一定的子漏抗的影響，轉子電流要滯后轉子感應電動勢一定的電角度。短路電流電角度。短路

31、電流IS產生脈振磁動勢產生脈振磁動勢Fr，可分解為直軸，可分解為直軸磁動勢磁動勢Frd和交軸磁動勢和交軸磁動勢Frq，直軸磁動勢將影響勵磁磁，直軸磁動勢將影響勵磁磁動勢并使勵磁電流發(fā)生變化，交軸磁動勢動勢并使勵磁電流發(fā)生變化，交軸磁動勢Frq產生交軸磁產生交軸磁通通d。交軸磁通與輸出繞組交鏈感應出頻率與勵磁頻率交軸磁通與輸出繞組交鏈感應出頻率與勵磁頻率相同，幅值與交軸磁通相同，幅值與交軸磁通 q成正比的感應電動勢成正比的感應電動勢E2。 由于由于 ， 所以所以 ，即輸，即輸出繞組的感應電動勢的幅值正比于電機的轉速，而頻率出繞組的感應電動勢的幅值正比于電機的轉速，而頻率與轉速無關為勵磁電源的頻率

32、。與轉速無關為勵磁電源的頻率。rrdECnqrqrrFFEn2qEn異步測速發(fā)電機的誤差主要包括異步測速發(fā)電機的誤差主要包括幅值及相位誤差幅值及相位誤差和和剩余剩余電壓誤差電壓誤差。（1）幅值及相位誤差。）幅值及相位誤差。 產生原因：勵磁繞組存在漏電感，產生線性誤差。產生原因：勵磁繞組存在漏電感，產生線性誤差。 減小該誤差的方法：增大轉子電阻和在勵磁繞組中出減小該誤差的方法：增大轉子電阻和在勵磁繞組中出入適當的電容加以補償。入適當的電容加以補償。（2）剩余電壓誤差。）剩余電壓誤差。 產生原因：由于加工、裝配過程中存在機械上的不對產生原因：由于加工、裝配過程中存在機械上的不對稱及定子磁性材料性能

33、的不一致性，使得測速發(fā)電機轉稱及定子磁性材料性能的不一致性，使得測速發(fā)電機轉速為零時，實際輸出電壓并不為零，此時的電壓稱為剩速為零時，實際輸出電壓并不為零，此時的電壓稱為剩余電壓，剩余電壓引起的誤差稱為剩余電壓誤差。余電壓，剩余電壓引起的誤差稱為剩余電壓誤差。 減小剩余電壓誤差的方法：繞組采用四極，選擇高質減小剩余電壓誤差的方法：繞組采用四極，選擇高質量的各方向特性一致的磁性材料，在機加工和裝配過程量的各方向特性一致的磁性材料，在機加工和裝配過程中提高機械精度以及裝配補償繞組。中提高機械精度以及裝配補償繞組。概述概述5.3.1 反應式步進電動機的反應式步進電動機的 結構和工作原理結構和工作原理

34、5.3.2 反應式步進電動機的特性反應式步進電動機的特性5.3.3 驅動電源驅動電源5.3.4 應用應用 步進電動機步進電動機是一種將電脈沖信號轉換成相應角位移是一種將電脈沖信號轉換成相應角位移或線位移的電動機。每輸入一個脈沖信號，轉子就轉動或線位移的電動機。每輸入一個脈沖信號，轉子就轉動一個角度或前進一步，其輸出的角位移或線位移與輸入一個角度或前進一步，其輸出的角位移或線位移與輸入的脈沖數成正比，轉速與脈沖頻率成正比。的脈沖數成正比，轉速與脈沖頻率成正比。 步進電動機可以分為步進電動機可以分為反應式反應式、永磁式永磁式和和感應式感應式。反應。反應式步進電動機的結構比較簡單，在計算機應用系統(tǒng)中

35、應式步進電動機的結構比較簡單，在計算機應用系統(tǒng)中應用最為廣泛。用最為廣泛。 本章以反應式步進電動機為例，介紹步進電動機的原本章以反應式步進電動機為例，介紹步進電動機的原理及結構。理及結構。反應式步進電動機反應式步進電動機又稱為又稱為磁阻式步進電動機磁阻式步進電動機。結構：結構：圖圖5-13所示所示為三相反應式步進電機結構示意圖。為三相反應式步進電機結構示意圖。定子定子上裝有上裝有6個均勻分布的磁極，每個磁極上都有控制繞個均勻分布的磁極，每個磁極上都有控制繞組，繞組接成三相星形接法，其中，每兩個相對的磁級組，繞組接成三相星形接法，其中，每兩個相對的磁級組成一相，定子鐵芯由硅鋼片疊成。組成一相，定

36、子鐵芯由硅鋼片疊成。轉子轉子上沒有繞組，上沒有繞組，由硅鋼片或軟磁材料疊成，具有由硅鋼片或軟磁材料疊成，具有4個均勻分布的齒。個均勻分布的齒。圖圖5-13 三相反三相反應式步應式步進電動進電動機結構機結構示意圖示意圖 當當A相繞組通入電脈沖時相繞組通入電脈沖時，氣隙中產生一個沿，氣隙中產生一個沿A- 軸線軸線方向的磁場，由于磁通總是力圖經過磁阻最小的路徑形成方向的磁場，由于磁通總是力圖經過磁阻最小的路徑形成閉合回路，這樣將使轉子鐵芯齒閉合回路，這樣將使轉子鐵芯齒1和齒和齒3與軸線與軸線A- 對齊，對齊，如圖如圖5-13（a）所示。此時，轉子只受沿）所示。此時，轉子只受沿A- 軸線上的拉力軸線上

37、的拉力作用而具有自鎖能力。作用而具有自鎖能力。 若將通入的電脈沖從若將通入的電脈沖從A相換到相換到B相繞組相繞組，轉子鐵芯齒，轉子鐵芯齒2和和齒齒4將與軸線將與軸線B- 對齊，即轉子逆時針轉過對齊，即轉子逆時針轉過30角，如圖角，如圖5-13（b）所示。）所示。 當當C相繞組通電而相繞組通電而B相繞組斷電時相繞組斷電時，轉子鐵芯齒，轉子鐵芯齒1和齒和齒3又又轉到與轉到與C- 軸線對齊，轉子逆時針轉過軸線對齊，轉子逆時針轉過30角。如定子三角。如定子三相繞組按相繞組按A-B-C-A的順序通電，則轉子就沿逆時針方向一的順序通電，則轉子就沿逆時針方向一步一步地轉動，每一步轉過步一步地轉動，每一步轉過

38、30角。角。 每一步轉過的角度稱為每一步轉過的角度稱為步距角步距角。從一相通電換接到另一相通電稱做。從一相通電換接到另一相通電稱做一一拍拍，每一拍轉子轉過一個步距角。如果通電順序改為，每一拍轉子轉過一個步距角。如果通電順序改為A-C-B-A，則步進，則步進電機將反方向按順時針一步一步地轉動。電機將反方向按順時針一步一步地轉動。AAABC 步進電動機的轉速步進電動機的轉速取決于脈沖頻率，頻率越高，轉速取決于脈沖頻率，頻率越高，轉速越高。越高。轉動方向轉動方向取決于相序。取決于相序。 按照上述的通電方式，每次只有一相控制繞組通電，按照上述的通電方式，每次只有一相控制繞組通電，稱為稱為三相單三拍控制

39、方式三相單三拍控制方式。除此控制方式外，還有。除此控制方式外，還有三相三相單單、雙六拍控制方式雙六拍控制方式和和三相雙三拍控制方式三相雙三拍控制方式。 三相單、雙六拍控制方式中，控制繞組的通電順序為三相單、雙六拍控制方式中，控制繞組的通電順序為A-AB-B-BC-C-CA-A（轉子逆時針旋轉）或（轉子逆時針旋轉）或A-AC-C-CB-B- BA-A（轉子順時針旋轉），步距角為（轉子順時針旋轉），步距角為15。 三相雙三拍控制方式中，控制繞組的通電順序為三相雙三拍控制方式中，控制繞組的通電順序為AB-BC-CA-AB或或AC-CB-BA-AC，步距角為，步距角為30。 注意：注意：以上討論的是最

40、簡單的反應式步進電動機的工作原理，步距角較大，不能滿足生產實際的需要。 實際使用的步進電動機定、轉子的齒都比較多，而步距角一般較小。 1基本概念基本概念齒距角：齒距角：轉子相鄰齒間的夾角。轉子相鄰齒間的夾角。步距角：步距角：步進電動機每改變一次通電狀態(tài)（一拍）轉子所步進電動機每改變一次通電狀態(tài)（一拍）轉子所轉過的角度稱為步距角。計算公式為轉過的角度稱為步距角。計算公式為式中：式中：m為步進電動機的相數；為步進電動機的相數；C為通電狀態(tài)系數，單拍或雙拍工作為通電狀態(tài)系數，單拍或雙拍工作時時C=1，單雙拍混合方式工作時，單雙拍混合方式工作時C=2；ZR為步進電機轉子的齒數。為步進電機轉子的齒數。步

41、進電機的輸出轉速步進電機的輸出轉速 ：式中，式中， f為步進電機每秒的拍數，稱為步進電機通電脈沖頻率。為步進電機每秒的拍數，稱為步進電機通電脈沖頻率。seR360mZ CR60fnmZ C 步進電動機的靜特性步進電動機的靜特性是指在空載條件下步進電動機的是指在空載條件下步進電動機的通電狀態(tài)不變，電動機處于穩(wěn)定的狀態(tài)下所表現的性質，包通電狀態(tài)不變，電動機處于穩(wěn)定的狀態(tài)下所表現的性質，包括括矩角特性矩角特性和和最大靜轉矩最大靜轉矩。 （1）矩角特性。）矩角特性。步進電動機在空載條件下，控制繞組通入直流電流，轉子最后處于穩(wěn)定的平衡位置稱為步進電動機的初始平衡位置，此時的電磁轉矩為零。步進電動機偏離初

42、始平衡位置的電角度稱為失調角。 矩角特性矩角特性是指在不改變通電狀態(tài)的條件下，步進電動機是指在不改變通電狀態(tài)的條件下，步進電動機的靜轉矩與失調角之間的關系，即的靜轉矩與失調角之間的關系，即 ，其正方向取失調，其正方向取失調角增大的方向?？赏ㄟ^下式計算：角增大的方向?？赏ㄟ^下式計算：式中，式中，k為轉矩常數，為轉矩常數，I為控制繞組電流，為控制繞組電流， 為失調角。為失調角。 ( )Tf2sinTkI 在靜轉矩作用下，轉子有一個平衡位置在靜轉矩作用下，轉子有一個平衡位置。其中。其中 的點為步進電機的穩(wěn)定平衡點；的點為步進電機的穩(wěn)定平衡點；- 為步進電動為步進電動機的靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)；為不穩(wěn)定平衡點。機

43、的靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)；為不穩(wěn)定平衡點。（2）最大靜轉矩。）最大靜轉矩。 矩角特性中，靜轉矩的最大值稱為最大靜轉矩。矩角特性中，靜轉矩的最大值稱為最大靜轉矩。當當 時，時，T有最大值有最大值Tsm，最大靜轉矩，最大靜轉矩Tsm=KI2。02 步進電動機的動特性步進電動機的動特性是指步進電動機從一種通電狀態(tài)是指步進電動機從一種通電狀態(tài)轉換到另一種通電狀態(tài)所表現出的性質轉換到另一種通電狀態(tài)所表現出的性質,包括包括動穩(wěn)定區(qū)、動穩(wěn)定區(qū)、啟動轉矩、啟動頻率及頻率特性啟動轉矩、啟動頻率及頻率特性。 （1）動穩(wěn)定區(qū)。）動穩(wěn)定區(qū)。 指使步進電動機從一個穩(wěn)定狀態(tài)切換到另一穩(wěn)定狀態(tài)指使步進電動機從一個穩(wěn)定狀態(tài)切換到另一穩(wěn)定

44、狀態(tài)而不失步的區(qū)域。而不失步的區(qū)域。 穩(wěn)定裕量角越大，步進電動機運行越穩(wěn)定，當穩(wěn)定穩(wěn)定裕量角越大，步進電動機運行越穩(wěn)定，當穩(wěn)定裕量角趨于零時，電動機不能穩(wěn)定工作。步距角越大，裕量角趨于零時，電動機不能穩(wěn)定工作。步距角越大，裕量角也就越小。裕量角也就越小。 （2）啟動轉矩。）啟動轉矩。 最大啟動轉矩與最大靜轉矩之間有如下關系：最大啟動轉矩與最大靜轉矩之間有如下關系： 當負載轉矩大于最大啟動轉矩時，步進電動機將不能當負載轉矩大于最大啟動轉矩時，步進電動機將不能啟動。啟動。 stsmcosmCTT （3）啟動頻率。）啟動頻率。 指在一定負載條件下，電動機能夠不失步地啟動的脈指在一定負載條件下，電動機

45、能夠不失步地啟動的脈沖最高頻率。沖最高頻率。 影響最高啟動頻率的因素影響最高啟動頻率的因素: 啟動頻率與步進電動機的步距角有關。步距角越小，啟動頻率與步進電動機的步距角有關。步距角越小，啟動頻率越高。啟動頻率越高。 步進電動機的最大靜態(tài)轉矩越大，啟動頻率越高。步進電動機的最大靜態(tài)轉矩越大，啟動頻率越高。 轉子齒數多，步距角小，啟動頻率高。轉子齒數多，步距角小，啟動頻率高。 電路時間常數大，啟動頻率降低。電路時間常數大，啟動頻率降低。（4）頻率特性）頻率特性 頻率特性曲線頻率特性曲線是步進電動機的主要性能指標，是啟動速是步進電動機的主要性能指標，是啟動速度力矩曲線。度力矩曲線。 頻率特性曲線的縱

46、坐標為轉動力矩，橫坐標為轉動頻率，頻率特性曲線的縱坐標為轉動力矩，橫坐標為轉動頻率，而根據一個步進電動機的工作頻率及其對應轉動力矩所作的而根據一個步進電動機的工作頻率及其對應轉動力矩所作的曲線，就是反應步進電動機性能的頻率特性曲線了。曲線，就是反應步進電動機性能的頻率特性曲線了。 影響頻率特性曲線的因素：影響頻率特性曲線的因素：包括步進電機的轉子直徑、包括步進電機的轉子直徑、齒槽比、步進電動機內部的磁路、繞組的繞線方式、定轉子齒槽比、步進電動機內部的磁路、繞組的繞線方式、定轉子間的氣隙、控制線路的電壓等。間的氣隙、控制線路的電壓等。其中其中有些因素使用者是不能有些因素使用者是不能改變的，但有些

47、因素是可以改變的，如控制方式、繞組工作改變的，但有些因素是可以改變的，如控制方式、繞組工作電壓、線路時間常數等。電壓、線路時間常數等。 步進電動機的工作頻率范圍可分成步進電動機的工作頻率范圍可分成3個區(qū)間個區(qū)間：低頻區(qū)、：低頻區(qū)、共振區(qū)和高頻區(qū)。在這共振區(qū)和高頻區(qū)。在這3個區(qū)間中轉子的狀態(tài)情況有所不同。個區(qū)間中轉子的狀態(tài)情況有所不同。在使用步進電動機時應使其工作于高頻穩(wěn)定區(qū)。在使用步進電動機時應使其工作于高頻穩(wěn)定區(qū)。 1對驅動電源的基本要求對驅動電源的基本要求 （1）驅動電源的相數、通電方式、電壓和電流都應滿足步進）驅動電源的相數、通電方式、電壓和電流都應滿足步進電動機的控制要求。電動機的控制

48、要求。 （2）驅動電源要滿足啟動頻率和運行頻率的要求，能在較寬）驅動電源要滿足啟動頻率和運行頻率的要求，能在較寬的頻率范圍內實現對步進電動機的控制。的頻率范圍內實現對步進電動機的控制。 （3）能抑制步進電動機振蕩。）能抑制步進電動機振蕩。 （4）工作可靠，對工業(yè)現場的各種干擾有較強的抑制作用。）工作可靠，對工業(yè)現場的各種干擾有較強的抑制作用。2步進電動機控制電源的組成步進電動機控制電源的組成 一般由脈沖信號發(fā)生電路、脈沖分配電路、功率放大一般由脈沖信號發(fā)生電路、脈沖分配電路、功率放大電路等部分組成。電路等部分組成。 脈沖信號發(fā)生電路脈沖信號發(fā)生電路產生基準頻率信號供給脈沖分配電產生基準頻率信號

49、供給脈沖分配電路，路，脈沖分配電路脈沖分配電路完成步進電動機控制的各相脈沖信號，完成步進電動機控制的各相脈沖信號，功率放大電路功率放大電路對脈沖分配回路輸出的控制信號進行放大，對脈沖分配回路輸出的控制信號進行放大，驅動步進電動機的各相繞組，使步進電動機轉動。驅動步進電動機的各相繞組，使步進電動機轉動。 脈沖分配器有多種型式，早期的有環(huán)形分配器，現在脈沖分配器有多種型式，早期的有環(huán)形分配器，現在逐步被單片機取代。逐步被單片機取代。 功率放大電路有單電壓、雙電壓、斬波型、調頻調壓功率放大電路有單電壓、雙電壓、斬波型、調頻調壓型、細分型等多種型式。近年來出現將控制信號形成和型、細分型等多種型式。近年

50、來出現將控制信號形成和功率放大電路為一體的集成控制電源。功率放大電路為一體的集成控制電源。 用用步進電動機能實現高精度的角度控制步進電動機能實現高精度的角度控制。 因此，它因此，它主要用在高精度的開環(huán)系統(tǒng)中主要用在高精度的開環(huán)系統(tǒng)中。目前，步進。目前，步進電動機的應用范圍已很廣，除數控、工業(yè)控制、數模轉電動機的應用范圍已很廣，除數控、工業(yè)控制、數模轉換和計算機外部設備中大量使用外，在工業(yè)自動線、印換和計算機外部設備中大量使用外，在工業(yè)自動線、印刷機、遙控指示裝置和航空系統(tǒng)中，都已成功地應用了刷機、遙控指示裝置和航空系統(tǒng)中，都已成功地應用了步進電動機。步進電動機。概述概述5.4.1直線異步電動機

51、的分類和結構直線異步電動機的分類和結構5.4.2直線異步電動機的工作原理直線異步電動機的工作原理5.4.3直線異步電動機的應用直線異步電動機的應用 直線電動機直線電動機就是把電能轉換成直線運動的機械能的電就是把電能轉換成直線運動的機械能的電動機。它解決了直線運動機械無須從旋轉運動變成直線動機。它解決了直線運動機械無須從旋轉運動變成直線運動的中間傳動機構的問題，因而使系統(tǒng)結構簡單，運運動的中間傳動機構的問題，因而使系統(tǒng)結構簡單，運行效率和傳動精度均較高。行效率和傳動精度均較高。 直線電動機也可分為直線電動機也可分為直線異步電動機直線異步電動機、直線同步電動直線同步電動機機、直線直流電動機直線直流

52、電動機和和其他直線電動機其他直線電動機。其中以直線異。其中以直線異步電動機應用最為廣泛，本節(jié)主要介紹直線異步電動機。步電動機應用最為廣泛，本節(jié)主要介紹直線異步電動機。分類：分類：直線異步電動機主要有平板形、圓筒形和圓盤形。直線異步電動機主要有平板形、圓筒形和圓盤形。結構：結構：1平板形直線異步電動機 平板形直線異步電動機可以看成是從旋轉電動機演變而來的。 可以設想，有一極數很多的三相異步電動機，其定子半徑相當大，定子內表面的某一段可以認為是直線，則這一段便是直線電動機。也可以認為把旋轉電動機的定子和轉子沿徑向剖開，并展成平面，就得到了最簡單的平板形直線異步電動機，如圖5-15所示。圖圖5-15

53、 直線電直線電動機的動機的形成形成 旋轉電動機的定子和轉子，在直線電動機中稱為旋轉電動機的定子和轉子，在直線電動機中稱為初級初級和和次級次級。 直線電動機的運行方式直線電動機的運行方式可以可以是固定初級，讓次級運動，是固定初級，讓次級運動，此時稱為此時稱為動次級動次級；相反，；相反，也可以也可以固定次級而讓初級運動，則固定次級而讓初級運動，則稱為稱為動初級動初級。 為了在運動過程中始終保持初級和次級的耦合，初級和為了在運動過程中始終保持初級和次級的耦合，初級和次級的長度不應相同，可以使初級長于次級，稱為次級的長度不應相同，可以使初級長于次級，稱為短次級短次級；也可以使次級長于初級，稱為也可以使

54、次級長于初級，稱為短初級短初級，如圖如圖5-16所示所示。一般。一般常用短初級。常用短初級。圖圖5-16 平板形平板形直線電動機直線電動機（單邊型）（單邊型） 平板形直線電動機僅在次級的一邊具有初級，這種結構形平板形直線電動機僅在次級的一邊具有初級，這種結構形式稱為式稱為單邊形單邊形（圖（圖5-16）。單邊形除了產生切向力外，還會）。單邊形除了產生切向力外，還會在初、次級間產生較大的法向力，這在某些應用中是不希望在初、次級間產生較大的法向力，這在某些應用中是不希望的。的。 為了更充分地利用次級和消除法向力，可以在次級的兩側為了更充分地利用次級和消除法向力，可以在次級的兩側都裝上初級，這種結構形

55、式稱為都裝上初級，這種結構形式稱為雙邊形雙邊形，如圖，如圖5-17所示。所示。圖圖5-17 雙邊形直線電動機雙邊形直線電動機材料：材料： 平板型直線異步電動機的平板型直線異步電動機的初級鐵芯初級鐵芯由硅鋼片疊成，表面由硅鋼片疊成，表面開有齒槽，槽中安放著三相、兩相或單相繞組。開有齒槽，槽中安放著三相、兩相或單相繞組。 次級次級型式較多，有類似籠形轉子的結構，即在鋼板上型式較多，有類似籠形轉子的結構，即在鋼板上（或鐵芯疊片里）開槽，槽中放入銅條或鋁條，然后用銅帶（或鐵芯疊片里）開槽，槽中放入銅條或鋁條，然后用銅帶或鋁帶在兩側端部短接?；蜾X帶在兩側端部短接。最常用的次級有最常用的次級有3種種：第第

56、1種種用整塊用整塊鋼板制成，稱為鋼次級或磁性次級，這時，鋼即起導磁作用，鋼板制成，稱為鋼次級或磁性次級，這時，鋼即起導磁作用，又起導電作用；又起導電作用；第第2種種為鋼板上覆合一層銅板或鋁板，稱為為鋼板上覆合一層銅板或鋁板，稱為覆合次級，鋼主要用于導磁，而銅或鋁用于導電；覆合次級，鋼主要用于導磁，而銅或鋁用于導電；第第3種種是是單純的銅板或鋁板，稱為銅（鋁）次級或非磁性次級，這種單純的銅板或鋁板，稱為銅（鋁）次級或非磁性次級，這種次級一般用于雙邊型電機中。次級一般用于雙邊型電機中。 將平板形直線異步電動機沿著與移動方向相垂直的方向將平板形直線異步電動機沿著與移動方向相垂直的方向卷成圓筒，即成圓

57、筒形直線異步電動機，卷成圓筒，即成圓筒形直線異步電動機，如圖如圖5-18所示。所示。圖圖5-18 圓筒形直線異步電動機的形成圓筒形直線異步電動機的形成 將平板形直線異步電動機的次級制成圓盤形結構，并能將平板形直線異步電動機的次級制成圓盤形結構，并能繞經過圓心的軸自由轉動，使初級放在圓盤的兩側，使圓盤繞經過圓心的軸自由轉動，使初級放在圓盤的兩側，使圓盤在電磁力作用下自由轉動，便成為圓盤形直線異步電動機，在電磁力作用下自由轉動，便成為圓盤形直線異步電動機，如圖如圖5-19所示所示。 圖圖5-19 圓盤形直線異步電動機圓盤形直線異步電動機 直直 線異步電動機是由旋轉電動機演變而來的，因而當初線異步電

58、動機是由旋轉電動機演變而來的，因而當初級的多相繞組中通入多相電流后，也會產生一個氣隙基波磁級的多相繞組中通入多相電流后，也會產生一個氣隙基波磁場，但這個磁場不是旋轉的，而是沿直線移動的磁場，稱為場，但這個磁場不是旋轉的，而是沿直線移動的磁場，稱為行波磁場行波磁場。行波磁場在空間作正弦分布，如圖。行波磁場在空間作正弦分布，如圖5-20所示。所示。圖圖5-20 直線電動機的工作原理直線電動機的工作原理移動速度為：移動速度為： （cm/s） 111a1226060nnvDpf式中，式中， 為極距（為極距（cm），），f1為電流頻率（為電流頻率（Hz）。）。行波磁場切割次級導條，將在其中感應出電動勢并

59、產生行波磁場切割次級導條，將在其中感應出電動勢并產生電流，該感應電流與行波磁場相互作用產生電磁力，使電流，該感應電流與行波磁場相互作用產生電磁力，使次級跟隨行波磁場移動。若次級的運動速度為次級跟隨行波磁場移動。若次級的運動速度為v，則直線，則直線異步電動機的轉差率為異步電動機的轉差率為 ，代入上式得：，代入上式得：11vvsv可知：可知：改變極距改變極距 和電流頻率和電流頻率f1，均可改變次級的移動速度。，均可改變次級的移動速度。 直線異步電動機直線異步電動機主要應用主要應用在各種直線運動的電力拖動在各種直線運動的電力拖動系統(tǒng)中，如自動搬運裝置、傳送帶、帶鋸、直線打樁機、系統(tǒng)中，如自動搬運裝置

60、、傳送帶、帶鋸、直線打樁機、電磁錘、礦山用直線電動機推車機、磁懸浮車等，電磁錘、礦山用直線電動機推車機、磁懸浮車等，也用也用于于自控系統(tǒng)中，如液態(tài)金屬電磁泵、門閥、開關自動關自控系統(tǒng)中，如液態(tài)金屬電磁泵、門閥、開關自動關閉裝置、自動生產線機械手等。閉裝置、自動生產線機械手等。 實例：實例： 1傳送帶2高速列車概述概述5.5.1 永磁式同步電動機永磁式同步電動機5.5.2 反應式同步電動機反應式同步電動機5.5.3 磁滯式同步電動機磁滯式同步電動機 微型同步電動機主要有微型同步電動機主要有3種類型，即種類型，即永磁式微型同步電動永磁式微型同步電動機機、反應式微型同步電動機反應式微型同步電動機和和