電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)介紹

電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)介紹空間磁場(chǎng)電磁感應(yīng)直流電機(jī)基礎(chǔ)交流電機(jī)基礎(chǔ)微特電機(jī)同步電機(jī)中的永磁體結(jié)構(gòu)新型永磁電機(jī)主要內(nèi)容靠電流產(chǎn)生稀土永磁產(chǎn)生效率低功率因數(shù)低可靠性低高效、高功率因數(shù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠體積小、重量輕形狀和尺寸靈活多樣電機(jī)磁場(chǎng)反應(yīng)快，動(dòng)態(tài)性能好稀土永磁電機(jī)與電力電子技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合

可以部分替代傳統(tǒng)的電勵(lì)磁電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)電勵(lì)磁電機(jī)所難以達(dá)到的高性能稀土永磁電機(jī)的發(fā)展方向大功率化

高功能化

微型化

小型

大型功率體積重量幾mW直徑0.8mm、長(zhǎng)1.2mm幾十MW直徑12m一百多噸轉(zhuǎn)速幾小時(shí)1轉(zhuǎn)每分鐘幾十萬(wàn)轉(zhuǎn)永磁同步變頻調(diào)速電機(jī)應(yīng)用電動(dòng)汽車(chē)伴隨汽車(chē)工業(yè)的急速發(fā)展，環(huán)保問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重，為了解決上述問(wèn)題，并且大幅改善燃油經(jīng)濟(jì)型，毫無(wú)疑問(wèn)就是使用電動(dòng)汽車(chē)。永磁同步電機(jī)以其高效率、高功率因數(shù)和高功率密度等優(yōu)點(diǎn)，正逐漸成為電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主流電機(jī)之一。永磁同步變頻調(diào)速電機(jī)應(yīng)用磁懸浮列車(chē)、直線電機(jī)、線型電機(jī)利用磁極間的排斥力，實(shí)現(xiàn)列車(chē)停空懸浮運(yùn)動(dòng)軌道交通領(lǐng)域2007年，阿爾斯通公司研發(fā)的新一代永磁牽引電機(jī)系統(tǒng)的高速AGV列車(chē)—V150，創(chuàng)下列車(chē)速度世界新紀(jì)錄574.8km/h。永磁同步變頻調(diào)速電機(jī)應(yīng)用電梯領(lǐng)域永磁同步電機(jī)產(chǎn)生較小的諧波噪聲，應(yīng)用于電梯系統(tǒng)中，可以帶來(lái)更佳的舒適感；永磁同步變頻調(diào)速電機(jī)應(yīng)用醫(yī)療機(jī)械領(lǐng)域傳統(tǒng)高速旋轉(zhuǎn)的整流子電機(jī)不僅故障率高，且壽命短、噪聲大、無(wú)法做消毒處理。用電子換向無(wú)刷直流永磁電機(jī)可以極大的提高工作可靠性，降低噪聲，延長(zhǎng)壽命，是開(kāi)發(fā)新一代醫(yī)療器械的關(guān)鍵。永磁同步變頻調(diào)速電機(jī)應(yīng)用家電行業(yè)領(lǐng)域由于永磁電機(jī)在低運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)效率極高，可以有效的降低頻繁啟動(dòng)的損耗，是實(shí)現(xiàn)家電節(jié)能的較佳技術(shù)途徑之一。永磁同步變頻調(diào)速電機(jī)應(yīng)用船舶電力推進(jìn)領(lǐng)域推進(jìn)電機(jī)是船舶綜合電力系統(tǒng)的重要組成部分、永磁同步推進(jìn)電機(jī)具有體積小、重量輕、效率高、噪聲低、易于實(shí)現(xiàn)集中遙控、可靠性高、可維護(hù)性好等優(yōu)點(diǎn)，是船舶推進(jìn)電機(jī)的理想選擇。永磁同步變頻調(diào)速電機(jī)應(yīng)用擠出機(jī)領(lǐng)域螺桿驅(qū)動(dòng)電機(jī)是擠出機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的重要組成部分、永磁同步電機(jī)具有體積小、重量輕、效率高、噪聲低、可靠性高、可維護(hù)性好等優(yōu)點(diǎn)，是擠出機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的理想選擇。永磁同步變頻調(diào)速電機(jī)應(yīng)用條形磁鐵的磁感線磁感線分布規(guī)律：在磁體外部，從磁體Ｎ極出來(lái)，回到S極；兩極密，中間疏。蹄形磁鐵的磁感線磁感線分布規(guī)律：在磁體的外部，從磁體N極出來(lái)，回到S極；兩極密，其它部位疏。SN畫(huà)出異名磁極之間的磁感線：N根據(jù)磁感線，標(biāo)出磁體的N、S極及小磁針的N、S極。NNS空間磁場(chǎng)磁感線分布規(guī)律：在磁體外部，從磁體Ｎ極出來(lái)，回到S極。地磁場(chǎng)分布空間磁場(chǎng)1.單塊磁鐵的磁力線分布

2.附近有鐵磁性物體時(shí)單塊磁鐵的磁力線分布3.兩塊磁鐵不同極性面對(duì)的磁力線分布

4.兩塊磁鐵相同極性面對(duì)的磁力線分布

5.兩塊磁鐵不同極性并列時(shí)磁力線分布

6.兩塊磁鐵相同極性并列時(shí)磁力線分布

8.附加鐵殼的吸附磁鐵的磁力線分布

7.附加鐵殼的兩塊磁鐵不同極性面對(duì)的磁力線分布旋轉(zhuǎn)定轉(zhuǎn)子間磁場(chǎng)分布圖非均勻磁場(chǎng)的空間有序分布→←NSNS←→排斥NSNS←→→←排斥NSNS吸引→←NSNS→←吸引同極異極當(dāng)兩塊磁鐵相互靠近時(shí)，同極相互排斥，異極相互吸引。磁懸浮陀螺同極相互排斥門(mén)吸異極相互吸引門(mén)吸磁鐵能指示南北的性質(zhì)指南針電動(dòng)機(jī)為何能持續(xù)運(yùn)動(dòng)？1820年奧斯特電流的磁效應(yīng)電的本質(zhì)——電荷磁的本質(zhì)——磁荷？磁的本質(zhì)——運(yùn)動(dòng)電荷（電流）運(yùn)動(dòng)電荷傳導(dǎo)電流：電荷的定向運(yùn)動(dòng)分子電流：分子、原子中的電子、質(zhì)子運(yùn)動(dòng)基本磁現(xiàn)象磁場(chǎng)與磁感應(yīng)強(qiáng)度無(wú)矩分子——分子內(nèi)電子磁矩之和為零對(duì)外不顯磁性

有矩分子——分子內(nèi)電子磁矩之和不為零

固有磁矩對(duì)大塊介質(zhì)，固有磁矩排列無(wú)序，對(duì)外不顯磁性無(wú)外場(chǎng)時(shí)，磁介質(zhì)對(duì)外無(wú)磁性磁介質(zhì)的磁化機(jī)理加外場(chǎng)時(shí)

有矩分子：磁矩在磁場(chǎng)中受磁力矩的作用盡力朝外磁場(chǎng)方向排列對(duì)外產(chǎn)生磁效應(yīng)順磁質(zhì)無(wú)矩分子：在磁場(chǎng)中由于電子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感生磁矩，其方向與外磁場(chǎng)方向相反抗磁質(zhì)

靜止電荷靜止電荷靜止電荷之間——電力運(yùn)動(dòng)電荷之間——電力+磁力

運(yùn)動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)電荷說(shuō)明1、磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷(或電流)有力的作用2、磁場(chǎng)有能量、有質(zhì)量…磁場(chǎng)

電場(chǎng)

磁場(chǎng)傳遞磁相互作用電場(chǎng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度磁通量：穿過(guò)一個(gè)閉合電路的磁通量的大小表示穿過(guò)一個(gè)閉合電路磁感線條數(shù)的多少1、當(dāng)閉合電路的面積相同時(shí)，磁感線比較密集，磁感應(yīng)強(qiáng)度B越大，穿過(guò)這個(gè)閉合電路的磁通量越大2、當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B一樣時(shí)，閉合電路的面積越大，穿過(guò)這個(gè)閉合電路的磁通量越大結(jié)論：穿過(guò)S1的磁通量比S2的大哪一個(gè)磁通量大呢？結(jié)論：只要穿過(guò)閉合電路的磁通量變化，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。

閉合回路中一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向可用右手定則確定。

1.右手定則伸開(kāi)右手，使拇指與其余四指垂直，且都與手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿入手心，拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動(dòng)方向，則四指所指的方向就是導(dǎo)線中感應(yīng)電流的方向。感應(yīng)電流的方向洛倫茲力（1）含義：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力（2）大小：①

:安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)提問(wèn)：導(dǎo)線垂直于B時(shí)，電流——安培力I電流方向I電流方向電機(jī)動(dòng)力類(lèi)控制電機(jī)變壓器直流電機(jī)交流電機(jī)電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)異步電機(jī)同步電機(jī)電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)電機(jī)分類(lèi)步進(jìn)電機(jī)伺服電機(jī)測(cè)速發(fā)電機(jī)直流電機(jī)交流電機(jī)同步電機(jī)有刷動(dòng)機(jī)無(wú)刷電機(jī)電機(jī)分類(lèi)定子轉(zhuǎn)子小功率電動(dòng)機(jī)、小型發(fā)電機(jī)（汽車(chē)）電動(dòng)車(chē)、航模、醫(yī)療器械異步電機(jī)無(wú)永磁部件水泵、冰箱、空調(diào)、風(fēng)扇、大功率動(dòng)力轉(zhuǎn)子電梯、鐵道機(jī)車(chē)、機(jī)器人、電動(dòng)汽車(chē)、永磁部件應(yīng)用場(chǎng)合直流電機(jī)二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象——感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件

1.利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象，所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，所產(chǎn)生的電流稱為感應(yīng)電流.2.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：①閉合電路；②穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化；閉合電路的一部分做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化1.2.8電磁感應(yīng)定律eBvev1.2.7載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的安培力電磁定律Bfi左手定則：載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到的電磁力。直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電動(dòng)機(jī)

圖1.5小型直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)剖面圖

1—換向器；2—電刷裝置；3—機(jī)座；4—主磁極；

5—換向極；6—端蓋；7—風(fēng)扇；8—電樞繞組；9—電樞鐵心一、定子部分

直流電機(jī)定子部分主要由主磁極、換向極、機(jī)座和電刷裝置等組成。

圖1.6直流電機(jī)的主磁極

1—主極鐵心；2—?jiǎng)?lì)磁繞組；3—機(jī)座；4—電樞二、轉(zhuǎn)子部分直流電機(jī)轉(zhuǎn)子部分主要由電樞鐵心和電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇等組成。

圖1.7直流電機(jī)的電樞1—轉(zhuǎn)軸；2—軸承；3—換向器；4—電樞鐵心；5—電樞繞組；6—風(fēng)扇；7—軸承

直流電機(jī)原理直流電機(jī)原理圖1.1.1直流電動(dòng)機(jī)物理模型

圖1.1.2直流發(fā)電機(jī)物理模型3.1.2基本工作原理1、直流發(fā)電機(jī)的工作原理電刷換向片直流電機(jī)原理直流發(fā)電機(jī)原理結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,可靠性高能量轉(zhuǎn)換效率高,電能消耗少低速性能好,調(diào)整率小環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)功率密度高延長(zhǎng)蓄電池使用壽命稀土永磁電機(jī)優(yōu)點(diǎn)與電磁式直流電動(dòng)機(jī)相比，稀土永磁直流電動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)：無(wú)勵(lì)磁繞組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單節(jié)省了用銅降低了損耗提高了效率和可靠性，與普通永磁式直流電動(dòng)機(jī)相比，減少了磁鋼用量，其磁鋼均為薄片式體積、重量進(jìn)一步縮小力能指標(biāo)進(jìn)一步提高稀土永磁直流電動(dòng)機(jī)稀土永磁直流電動(dòng)機(jī)永磁直流電機(jī)磁極示意圖稀土永磁直流電動(dòng)機(jī)永磁直流電動(dòng)機(jī)的磁路一般由電樞鐵心(包括電樞齒、電樞扼)、氣隙、永磁體、機(jī)殼等構(gòu)成。永磁體作為磁源，它的性能、結(jié)構(gòu)形式和尺寸對(duì)電機(jī)的技術(shù)性能、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和體積尺寸等有重要影響。目前電機(jī)中使用的永磁材料的性能差異很大，因而在電機(jī)中使用時(shí)與其性能相適應(yīng)的、適宜的結(jié)構(gòu)形式也大不相同。稀土永磁直流電動(dòng)機(jī)由于鐵氧體水磁在性能上具有Br小、Hc相對(duì)高的特點(diǎn)，因此結(jié)構(gòu)上一般做成扁而粗的形狀，即增加磁極面積，相對(duì)縮短磁化方向長(zhǎng)度。鋁鎳鈷永磁具有Br高、Hc低的特點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)上一般做成磁極面積小、磁化方向長(zhǎng)度大的細(xì)長(zhǎng)形狀，以彌補(bǔ)其Hc低的缺點(diǎn)。稀土永磁的特點(diǎn)是剩磁感應(yīng)強(qiáng)度Br、磁感應(yīng)矯頑力Hc及最大磁能積(BH)max都很高，在磁極結(jié)構(gòu)上可做成磁極面積和磁化長(zhǎng)度均很小的結(jié)構(gòu)形狀。永磁直流電動(dòng)機(jī)磁極結(jié)構(gòu)種類(lèi)很多，其中常用的有瓦片形、圓筒形、弧形和矩形結(jié)構(gòu)。稀土永磁直流電動(dòng)機(jī)稀土永磁直流電動(dòng)機(jī)瓦片形磁極瓦片形磁極結(jié)構(gòu)大多在高矯頑力的稀土永磁和鐵氧體水磁直流電動(dòng)機(jī)中采用。當(dāng)采用各向異性的鐵氧體永磁或稀土永磁時(shí)，對(duì)瓦片形磁極可以沿輻射方向定向和充磁，稱為徑向充磁；也可沿與滋極中心線平行的方向定向相充磁，稱為平行充磁。采取徑向充磁對(duì)提高水磁體的磁性能有利。稀土永磁直流電動(dòng)機(jī)稀土永磁直流電動(dòng)機(jī)圓筒型磁極缺點(diǎn)圓筒形磁極的材料利用率差，極間的一部分水磁材料不起什么作用；而且圓筒形永磁體較難制成各向異性，磁性能較差。優(yōu)點(diǎn)一個(gè)圓筒形整體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易獲得較精確的結(jié)構(gòu)尺寸，加工和裝配方便有利于大量生產(chǎn)對(duì)于價(jià)格低廉的鐵氧體水磁，有時(shí)總成本反而降低。因而對(duì)于尺寸小的電動(dòng)機(jī)和精度要求較高的電動(dòng)機(jī)更多地使用圓筒形水磁磁極。稀土永磁直流電動(dòng)機(jī)稀土永磁直流電動(dòng)機(jī)弧形磁極結(jié)構(gòu)印端面式磁路結(jié)構(gòu)可以增加磁化方向長(zhǎng)度一般應(yīng)用在鋁鎳鉆永磁直流電動(dòng)機(jī)中。改進(jìn)的圓筒形結(jié)構(gòu)在磁極中心外因處有兩個(gè)凹槽，以利于充磁，在與Ns極垂直的軸線內(nèi)圓處也開(kāi)凹槽以減少交軸電樞反應(yīng)相改善換向形狀復(fù)雜，加工較難。端面式結(jié)構(gòu)的磁路較長(zhǎng)．漏磁系數(shù)較大(可達(dá)1.5~1.6)，僅在40w以下微型電機(jī)。稀土永磁直流電動(dòng)機(jī)稀土永磁直流電動(dòng)機(jī)稀土永磁直流電動(dòng)機(jī)瓦片形和弧形水磁體的形狀復(fù)雜，加工費(fèi)時(shí)，有時(shí)其加工費(fèi)用甚至高于水磁材料本身的成本。因此，目前的趨勢(shì)之一是盡可能使用矩形或近似矩形結(jié)構(gòu)。為了減少配合面之間的附加間隙，對(duì)配合面的加工精度要求較高。切向式結(jié)構(gòu)起聚磁作用，可以提高氣隙磁密，使之接近甚至大于水磁材料的剩磁密度。稀土永磁直流電動(dòng)機(jī)稀土永磁直流電動(dòng)機(jī)理想化永磁直流電動(dòng)機(jī)模型，電樞鐵心表面元齒槽，導(dǎo)體在電漚鐵心表面均勻連續(xù)分布，電樞繞組為整距，電刷位于幾何中性線上。由于電樞繞組各支路中的電流是由電刷引入或引出的，電刷是電樞表面電流分布的分界線，因此電樞磁動(dòng)勢(shì)的軸線正好位于交軸(與磁極中心線正交的軸線，又叫q鈾)方向，為交納電樞磁動(dòng)勢(shì)。稀土永磁直流電動(dòng)機(jī)稀土永磁無(wú)刷直流電機(jī)稀土永磁無(wú)刷直流電機(jī)永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)外轉(zhuǎn)子永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)稀土永磁無(wú)刷直流電機(jī)盤(pán)式轉(zhuǎn)子無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)稀土永磁無(wú)刷直流電機(jī)圖9無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式交流電機(jī)交流電機(jī)電樞繞組的電動(dòng)勢(shì)交流電機(jī)電樞繞組的電動(dòng)勢(shì)6.1交流電機(jī)電樞繞組的電動(dòng)勢(shì)6.1.1導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)6.2.1三相單層繞組Z＝24，p＝42、三相單層分布繞組1、三相單層集中整距繞組(1)計(jì)算槽距角三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)定子鐵心定子沖片定子線圈鐵心和機(jī)座鼠籠轉(zhuǎn)子鼠籠轉(zhuǎn)子照片繞線轉(zhuǎn)子照片異步電動(dòng)機(jī)的工作原理e方向用右手定則確定f方向用左手定則確定1.線圈跟著磁鐵轉(zhuǎn)→兩者轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致

結(jié)論：2.線圈比磁場(chǎng)轉(zhuǎn)得慢概述作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行是同步電機(jī)又一種重要的運(yùn)行方式。同步電機(jī)轉(zhuǎn)速恒定、功率因數(shù)可調(diào)。在需要改變功率因數(shù)和不需要調(diào)速的場(chǎng)合，例如大型空氣壓縮機(jī)、粉碎機(jī)、離心泵等常常優(yōu)先采用同步電動(dòng)機(jī)。18-1

同步電動(dòng)機(jī)工作原理

先從一臺(tái)并聯(lián)在無(wú)窮大電網(wǎng)上的同步發(fā)電機(jī)著手分析。同步電機(jī)的氣隙中同時(shí)存在著對(duì)應(yīng)于電網(wǎng)電壓U

的合成磁勢(shì)F和對(duì)應(yīng)于勵(lì)磁電勢(shì)E0的轉(zhuǎn)子磁勢(shì)Ff,F的轉(zhuǎn)速由電網(wǎng)頻率決定，是固定不變的。

定子繞組的合成磁勢(shì)與轉(zhuǎn)子磁勢(shì)之間的空間相位關(guān)系同步電機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)1、稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)無(wú)滑差，轉(zhuǎn)子上無(wú)基波鐵、銅耗。

2、稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)為雙邊勵(lì)磁，且主要是轉(zhuǎn)子永磁體勵(lì)磁，其功率因數(shù)可達(dá)到或接近于1.0。

3、功率因數(shù)的提高，一方面節(jié)約了無(wú)功功率，另一方面也使定子電流下降，定子銅耗減少，效率提高。稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)的極弧系數(shù)一般均大于異步電動(dòng)機(jī)的極弧系數(shù)，當(dāng)電源電壓和定子結(jié)構(gòu)一定時(shí)，稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)的平均磁感應(yīng)強(qiáng)度較異步機(jī)小，鐵損耗小。

4、至于稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)的雜散損耗，一般認(rèn)為由于其永磁體磁場(chǎng)的非正弦性而增加了雜散損耗，但另一方面稀土永磁電動(dòng)機(jī)較大的氣隙，降低了雜散損耗。

5、稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)的不變損耗（鐵耗+機(jī)械損耗）小，稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)的額定效率比異步電動(dòng)機(jī)高4%-7%，但在整個(gè)負(fù)載變化范圍內(nèi)的平均效率，稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)比三相異步電動(dòng)機(jī)可高出12%。

6、采用稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)，無(wú)功功率節(jié)電率可達(dá)85%；有功功率節(jié)電率可達(dá)23%-25%，節(jié)電效果十分明顯。稀土永磁同步電機(jī)與電磁式同步電動(dòng)機(jī)相比較，稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)無(wú)需電流勵(lì)磁,不設(shè)電刷和肩環(huán),因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、可靠性高。

2、由于上述結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，使得稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上無(wú)勵(lì)磁損耗，無(wú)電刷和滑環(huán)之間的磨擦損耗和接觸電損耗。因此，稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)的效率比電磁式同步電動(dòng)機(jī)要高，并且其功率因數(shù)可以設(shè)計(jì)在1.0附近。

3、稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)多樣、結(jié)構(gòu)靈活，而且不同的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)往往帶來(lái)自身性能上的特點(diǎn)，因而稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)可根據(jù)使用需要選擇不同的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式。

4、稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)在一定功率范圍內(nèi)，可以比電磁式同步電動(dòng)機(jī)具有更小的體積和重量。稀土永磁同步電機(jī)稀土永磁同步電機(jī)積和重量。圖2為不同勵(lì)磁形式同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的一個(gè)極矩的橫截面：

（a）電磁式

（b）稀土永磁徑向磁化

（c）稀土永磁切向磁化圖1高效永磁同步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

1-轉(zhuǎn)軸2-軸承3-端蓋4-定子繞組5-機(jī)座

6-定子鐵心7-轉(zhuǎn)子鐵心8-永磁體9-起動(dòng)籠

10-風(fēng)扇11-風(fēng)罩轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)以速度n0旋轉(zhuǎn)定子導(dǎo)體感生電動(dòng)勢(shì),定子帶負(fù)載則有電流流過(guò)定子電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，速度為n0轉(zhuǎn)子導(dǎo)體受電磁力，形成電磁轉(zhuǎn)矩，和拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩平衡同步電機(jī)稀土永磁同步電機(jī)

這種結(jié)構(gòu)中，永磁體通常呈瓦片形，并位于轉(zhuǎn)于鐵心的外表面上，永磁體提供磁通的方向?yàn)閺较颍矣来朋w外表面與定子鐵心內(nèi)圓之間一般僅套以起保護(hù)作用的非磁性圓筒，或在水磁磁極表面包以無(wú)緯玻璃絲帶作保護(hù)層。有的調(diào)速水磁同步電動(dòng)機(jī)的永磁磁極用許多矩形小條拼裝成瓦片形，能降低電動(dòng)機(jī)的制造成本。按照永磁體在轉(zhuǎn)子上位置的不同，永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)一般可分為三種：表面式、內(nèi)置式和爪極式。稀土永磁同步電機(jī)

微特電機(jī)通常指的是結(jié)構(gòu)、性能、用途或原理等與常規(guī)電機(jī)不同，且體積和輸出功率較小的微型電機(jī)和特種精帶電機(jī)一般其外樣不大于13mm，輸出功率從數(shù)百毫瓦到數(shù)百瓦?，F(xiàn)在有的特種lt機(jī)的功率已做到10kw，甚至更大。微特電機(jī)

航空航天：衛(wèi)星天線的展開(kāi)和偏轉(zhuǎn)，飛行器的姿態(tài)控制。現(xiàn)代軍事裝備：火炮自動(dòng)瞄準(zhǔn)、飛機(jī)軍艦自動(dòng)導(dǎo)航。潛艇導(dǎo)航儀表90臺(tái)自動(dòng)火炮60臺(tái)導(dǎo)彈60臺(tái)現(xiàn)代工業(yè)：機(jī)器人、機(jī)床信息與電子產(chǎn)業(yè)：計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器、打印機(jī)手機(jī)振動(dòng)：空心杯式直流電機(jī)，外徑4mm，質(zhì)量1.2~5.4g現(xiàn)代交通運(yùn)輸：汽車(chē)：普通汽車(chē)15臺(tái)；高級(jí)轎車(chē)40~50臺(tái)；豪華轎車(chē)70~80臺(tái)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)：水位顯示、水壩閘站、魚(yú)群探測(cè)日常生活：醫(yī)療設(shè)備、錄音錄像、空調(diào)。微特電機(jī)應(yīng)用汽車(chē)中的微特電機(jī)微特電機(jī)分類(lèi)微特電機(jī)分類(lèi)無(wú)刷化微型化機(jī)電一體化永磁化：智能化研制新原理、新結(jié)構(gòu)電機(jī)微特電機(jī)發(fā)展趨勢(shì)一、

概述：

伺服電機(jī)分類(lèi)直流伺服電機(jī)（DCMotor）交流伺服電機(jī)（ACMotor）控制電機(jī)伺服電機(jī)是進(jìn)給伺服系統(tǒng)中一個(gè)重要的組成環(huán)節(jié)，其性能決定了進(jìn)給伺服系統(tǒng)的性能。伺服電機(jī)及其調(diào)速通電線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)與永久磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)之間的相互作用產(chǎn)生了伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。定子：磁場(chǎng)—永磁體轉(zhuǎn)子：電樞繞組換向：換向器與碳刷直流伺服電機(jī)為了得到連續(xù)的旋轉(zhuǎn)方向,必須隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)角度不斷改變電流方向,因此,必須有換向器與碳刷。目前使用比較多的是永磁式直流伺服電機(jī)，也稱為大慣量寬調(diào)速直流伺服電機(jī)。特點(diǎn)：調(diào)速范圍寬，輸出轉(zhuǎn)矩大，過(guò)載能力強(qiáng)，而且電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，應(yīng)用較方便優(yōu)點(diǎn)：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、體積小、重量輕、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速容易控制、效率高。特點(diǎn)（Features）:缺點(diǎn)：由于電刷和換向器的存在，其壽命、噪聲等方面存在不足。開(kāi)發(fā)研制了無(wú)刷直流電機(jī)（brushless）一、結(jié)構(gòu)和分類(lèi)按結(jié)構(gòu)，直流伺服電動(dòng)機(jī)(DCServoMotor)可分為傳統(tǒng)型和低慣量型兩大類(lèi)。(一)傳統(tǒng)型直流伺服電動(dòng)機(jī)傳統(tǒng)型直流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式與普通直流電動(dòng)機(jī)相同，只是它的容量和體積要小得它由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。按勵(lì)磁方式它又可以分為電磁式和永磁式兩種。電磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)的定子鐵心通常由硅鋼片沖制疊壓而成，勵(lì)磁繞組直接統(tǒng)制在磁極鐵心上。永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)的定子上安裝由永久磁鋼制成的磁極。直流伺服電動(dòng)機(jī)(二)

低慣量直流伺服電動(dòng)機(jī)1、空心杯形轉(zhuǎn)子交流伺服電動(dòng)機(jī)直流伺服電動(dòng)機(jī)外定子可以由永久磁鋼制成，也可以是通常的電磁式結(jié)構(gòu)。內(nèi)定子由軟磁材料制成，以減小磁路的磁阻，僅作為主磁路的一部分。空心杯形轉(zhuǎn)子上的電樞繞組，可以采用印制繞組，也可先繞成單個(gè)成型繞組，然后將它們沿圓周的軸向排列成豐心杯形，再用環(huán)氧樹(shù)脂固化。電樞繞組的端側(cè)與換向器相連，由電刷引出?？招谋D(zhuǎn)子直接固定在轉(zhuǎn)軸上，在內(nèi)、外定子的氣隙中旋轉(zhuǎn)。(二)

低慣量直流伺服電動(dòng)機(jī)2．盤(pán)式電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)直流伺服電動(dòng)機(jī)(二)

低慣量直流伺服電動(dòng)機(jī)3.無(wú)槽電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)直流伺服電動(dòng)機(jī)

直流力矩電動(dòng)機(jī)就是為了滿足低轉(zhuǎn)速、大轉(zhuǎn)矩負(fù)載要求而設(shè)計(jì)制造的電動(dòng)機(jī)。它可以低速運(yùn)行甚至長(zhǎng)期堵轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)十足夠大的轉(zhuǎn)矩，不需要齒輪減速而直接帶動(dòng)負(fù)載。日前生產(chǎn)的直流力矩電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)炬可達(dá)幾千牛·米，而轉(zhuǎn)速可低至10r/min左右。它具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，轉(zhuǎn)短波動(dòng)小，機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性線性度好，能在低速下穩(wěn)定運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于在位置伺服系統(tǒng)和低速伺服系統(tǒng)中作執(zhí)行元件，也適用于在需要轉(zhuǎn)炬調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)矩反饋和一定張力的場(chǎng)合使用。直流力矩電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)直流力矩電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)直流力矩電動(dòng)機(jī)的工作原理與普通自流伺服電動(dòng)機(jī)相同，只是結(jié)構(gòu)和外形尺寸比例有所不同。為減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，一般的直流伺服電動(dòng)機(jī)做成細(xì)長(zhǎng)圓柱形。而直流力矩電動(dòng)機(jī)，為了能在相同的體積和電樞電壓下產(chǎn)生比較大的轉(zhuǎn)矩和低的轉(zhuǎn)速，一般做成扁平式結(jié)構(gòu)，電樞長(zhǎng)度與直徑之比一般為0.2左右，結(jié)構(gòu)上采用永磁式結(jié)構(gòu)，并選取較多的極對(duì)數(shù)。為了減小轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的被動(dòng)，選用較多的槽數(shù)、換向片數(shù)和串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)。直流力矩電動(dòng)機(jī)交流伺服電機(jī)－－無(wú)刷電機(jī)改變電機(jī)的結(jié)構(gòu)–—磁極作轉(zhuǎn)子，線圈作定子；線圈中的電流方向可以使用電子方式換向在換向過(guò)程中，需要測(cè)量磁場(chǎng)磁力線與線圈的夾角?霍爾傳感器可以測(cè)量轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)

感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)（InductionMotor）同步式電動(dòng)機(jī)（SynchronousMotor）---應(yīng)用較多無(wú)刷電機(jī)（BrushlessMotor）三種類(lèi)型永磁同步電動(dòng)機(jī)逐漸成為交流伺服系統(tǒng)執(zhí)行電動(dòng)機(jī)的主流三種交流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)交流異步伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子通常有三種結(jié)構(gòu)型式：高電阻率導(dǎo)條的籠形轉(zhuǎn)子、非磁性空心杯形轉(zhuǎn)子和鐵磁性空心轉(zhuǎn)子。交流異步伺服電動(dòng)機(jī)按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同，同步伺服電動(dòng)機(jī)又分為永滋式、磁阻式和滋滯式三種。交流同步伺服電動(dòng)機(jī)一、永磁式同步電動(dòng)機(jī)1結(jié)構(gòu)型式二、磁阻式同步電動(dòng)機(jī)第五節(jié)交流同步伺服電動(dòng)機(jī)三、磁滯式同步電動(dòng)機(jī)交流同步伺服電動(dòng)機(jī)這種外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的磁滯電動(dòng)機(jī)常用在陀螺、電唱機(jī)等裝置中。三、磁滯式同步電動(dòng)機(jī)交流同步伺服電動(dòng)機(jī)第五節(jié)伺服電動(dòng)機(jī)應(yīng)用測(cè)速發(fā)電機(jī)

測(cè)速發(fā)電機(jī)是一種轉(zhuǎn)速測(cè)量傳感器。在許多自動(dòng)控制系統(tǒng)中，它被用來(lái)測(cè)量旋轉(zhuǎn)裝置的轉(zhuǎn)速，向控制電路提供與轉(zhuǎn)速大小成正比的信號(hào)電壓。測(cè)速發(fā)電機(jī)分為交流和直流兩種類(lèi)型。(1)輸出電壓與轉(zhuǎn)速保持良好的線性關(guān)系；(2)剩余電壓(轉(zhuǎn)速為零時(shí)的輸出電壓)要?。?3)輸出電壓的極性和祁位能反映被測(cè)對(duì)象的轉(zhuǎn)向；(4)溫度變化對(duì)輸出特性的影響小；(5)輸出電壓的斜率大，即轉(zhuǎn)速變化所引起的輸出電壓的變化要大；(6)摩擦轉(zhuǎn)矩和慣性要小：此外，還要求它體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、對(duì)無(wú)線電通信的干擾小、噪聲小等。性能要求直流測(cè)速發(fā)電機(jī)

直流測(cè)速發(fā)電機(jī)分永磁式和他勵(lì)式兩種。兩種電機(jī)的電樞相同，工作時(shí)電樞接負(fù)載電阻RL。但永磁式的定子使用永久磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)，因而沒(méi)有勵(lì)磁線圈；他勵(lì)式的結(jié)構(gòu)與直流伺服電機(jī)相同，工作時(shí)勵(lì)磁繞組加直流電壓U1勵(lì)磁。他勵(lì)式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)接線圖TGRLI2U2+–Ra+–EI1U1+–????

1轉(zhuǎn)子定子勵(lì)磁繞組輸出繞組

異步式交流測(cè)速發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)與杯形轉(zhuǎn)子交流伺服電機(jī)相似，它的定子上有兩個(gè)繞組，一個(gè)是勵(lì)磁繞組，一個(gè)是輸出繞組。輸出繞組+–勵(lì)磁繞組+–交流測(cè)速發(fā)電機(jī)

交流測(cè)速發(fā)電機(jī)又分為同步式和異步式兩種。轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)以速度n0旋轉(zhuǎn)定子導(dǎo)體感生電動(dòng)勢(shì),定子帶負(fù)載則有電流流過(guò)定子電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，速度為n0轉(zhuǎn)子導(dǎo)體受電磁力，形成電磁轉(zhuǎn)矩，和拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩平衡同步電機(jī)永磁式離靈敏度直流調(diào)速發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是直徑大、袖向尺寸小、電樞元件數(shù)多，因而輸出電壓斜率大、低速精度高，其靈敏度比普通測(cè)速發(fā)電機(jī)高出一千多倍。它的換向器是用塑料或絕緣材料制志薄板基板，在其上面印刷很多換向片。換向器是固定在軸的端面上，故稱之印制電路端面換向器。串聯(lián)的元件數(shù)多，紋波電壓較低。轉(zhuǎn)速可很低，最低轉(zhuǎn)速可低于每天一轉(zhuǎn)，輸出電壓約為幾毫伏。特別適合于作為低速伺服系統(tǒng)中的檢測(cè)。永磁式高靈敏度直流測(cè)速發(fā)電機(jī)(一)霍爾無(wú)刷直流測(cè)速發(fā)電機(jī)1．霍爾元件在一塊半導(dǎo)體薄片的相對(duì)兩側(cè)通入控制電流I，在薄片的垂直方向加以磁場(chǎng)B，則在半導(dǎo)體薄片的另外兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì)，這一現(xiàn)象叫做霍爾效應(yīng)，所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫霍爾電動(dòng)勢(shì)。該半導(dǎo)體薄片稱為霍爾元件。永磁式高靈敏度直流測(cè)速發(fā)電機(jī)霍爾電動(dòng)勢(shì)可能是直流的，也可能是交流的。當(dāng)磁場(chǎng)和控制電流都是直流時(shí)，霍爾電動(dòng)勢(shì)為直流電動(dòng)勢(shì)；若磁場(chǎng)和控制電流其中之一是交流的，霍爾電動(dòng)勢(shì)為交流電動(dòng)勢(shì)?；魻枱o(wú)刷直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的工作原理永磁式高靈敏度直流測(cè)速發(fā)電機(jī)電子轉(zhuǎn)向式無(wú)刷直流測(cè)速發(fā)電機(jī)永磁式高靈敏度直流測(cè)速發(fā)電機(jī)

（一）步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理二、步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。步進(jìn)電機(jī)是按電磁吸引的原理進(jìn)行工作的。結(jié)構(gòu)：主要由定子、轉(zhuǎn)子和勵(lì)磁繞組三部分組成。定子上有六個(gè)磁極，每個(gè)磁極上繞有勵(lì)磁繞組，每相對(duì)的兩個(gè)磁極組成一相，分成A、B、C三相。定子和轉(zhuǎn)子均由帶齒的硅鋼片疊成。當(dāng)定子繞組按順序輪流通電時(shí)，A、B、C三對(duì)磁極就依次產(chǎn)生磁場(chǎng)，并每次對(duì)轉(zhuǎn)子的某一對(duì)齒產(chǎn)生電磁引力，將其吸引過(guò)來(lái)，而使轉(zhuǎn)子一步步轉(zhuǎn)動(dòng)。每當(dāng)轉(zhuǎn)子某一對(duì)齒的中心線與定子磁極中心線對(duì)齊時(shí)，磁阻最小，轉(zhuǎn)矩為零。如果控制線路不停地按一定方向切換定子繞組各相電流，轉(zhuǎn)子便按一定方向不停地轉(zhuǎn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)每次轉(zhuǎn)過(guò)的角度稱為步距角。

永磁式（PM）反應(yīng)式（VR）

混合式（HB）

永磁式步進(jìn)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度或15度；混合式步進(jìn)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度而五相步進(jìn)角一般為0.72度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。（二）步進(jìn)電機(jī)的類(lèi)型反應(yīng)式步進(jìn)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動(dòng)都很大。在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家80年代已被淘汰；

三相四相五相六相等勵(lì)磁相數(shù)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)應(yīng)用最廣泛

不需反饋控制，電路簡(jiǎn)單

易于微機(jī)聯(lián)接沒(méi)有積累誤差停止時(shí)有自鎖能力維修方便價(jià)廉（三）特點(diǎn)(Features)：

效率低

容易失步（脫調(diào)）低頻時(shí)易發(fā)生震蕩優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)3、步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是用脈沖信號(hào)控制的，步距角和轉(zhuǎn)速大小不受電壓波動(dòng)和負(fù)載變化的影響，也不受各種環(huán)境條件諸如溫度、壓力、振動(dòng)、沖擊等影響，而僅僅與脈沖頻率成正比，通過(guò)改變脈沖頻率的高低可以大范圍地調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并能實(shí)現(xiàn)快速起動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)，而且有自鎖的能力，不需要機(jī)械制動(dòng)裝置，不經(jīng)減速器也可獲得低速運(yùn)行。它每轉(zhuǎn)過(guò)一周的步數(shù)是固定的，只要不丟步，角位移誤差不存在長(zhǎng)期積累的情況，主要用于數(shù)字控制系統(tǒng)中，精度高，運(yùn)行可靠。如采用位置檢測(cè)和速度反饋，亦可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)已廣泛地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中，如數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置、數(shù)控機(jī)床、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、自動(dòng)記錄儀、鐘表等之中，另外在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線、印刷設(shè)備等中亦有應(yīng)用。TSKJ

下面以反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例說(shuō)明步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的原理結(jié)構(gòu)圖如下：

定子內(nèi)圓周均勻分布著六個(gè)磁極，磁極上有勵(lì)磁繞組，每?jī)蓚€(gè)相對(duì)的繞組組成一相。轉(zhuǎn)子有四個(gè)齒。定子ABCIAIBIC轉(zhuǎn)子1、工作原理下圖為一臺(tái)三相六拍反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，定子上有三對(duì)磁極，每對(duì)磁極上繞有一相控制繞組，轉(zhuǎn)子有四個(gè)分布均勻的齒，齒上沒(méi)有繞組。TSKJ步進(jìn)電機(jī)的三相單、雙六拍運(yùn)行方式TSKJ反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)步進(jìn)工作原理

反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)步進(jìn)工作原理

按定轉(zhuǎn)子鐵心的段數(shù)分為單段式和多段式兩種反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

單段步進(jìn)電動(dòng)機(jī)單段式是指定轉(zhuǎn)子為一段鐵心。由于各相繞組沿圓周方向均勻排列，所以又稱為徑向分相式。它是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)中使用最多的一種結(jié)構(gòu)形式。按定轉(zhuǎn)子鐵心的段數(shù)分為單段式和多段式兩種反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)2．多段式多段式是指定轉(zhuǎn)子鐵心沿電機(jī)抽向按相數(shù)分成m段：由于各相繞組沿著軸向分布，所以又稱為軸向分相式。按其磁路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有兩種，一種是主磁路仍為徑向，另一種是主磁路包含有軸向部分。反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)2．多段式

定于為凸極式，裝有兩相(或多相)繞組。轉(zhuǎn)子為凸極式星形磁鋼，其校對(duì)數(shù)與定于每相繞組的極對(duì)數(shù)相同。圖中定于為兩相集中繞組(A、B)，每相為兩對(duì)極，所以轉(zhuǎn)子也是兩對(duì)極，即P＝2。永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)是：步距角大，起動(dòng)和運(yùn)行頻率較低；但它所需的控制功率較小，效率高，且在斷電情況下具有定位轉(zhuǎn)矩。主要用于新型自動(dòng)化儀表?；旌鲜讲竭M(jìn)電動(dòng)機(jī)也稱為感應(yīng)子式步進(jìn)電功機(jī)，這是一種十分流行的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。既有反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)小步距角的特點(diǎn)，義有永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的高效率、繞組電感比較小的特點(diǎn)。常常也作為低速同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行?；旌鲜讲竭M(jìn)電動(dòng)機(jī)混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

垃轉(zhuǎn)變壓器或稱問(wèn)轉(zhuǎn)變壓器，是一種將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角變換成與之呈某一函數(shù)關(guān)系電信號(hào)的元件，是自動(dòng)控制系統(tǒng)中一類(lèi)精密控制微電機(jī)，它既可以單機(jī)遠(yuǎn)行，也可以像自整角機(jī)那樣成對(duì)或多機(jī)組合使用。當(dāng)變壓器的一次側(cè)外施單相交流勵(lì)磁電壓時(shí)，其二次側(cè)的輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角呈嚴(yán)格的園數(shù)關(guān)系。旋轉(zhuǎn)變壓器

在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，旋轉(zhuǎn)變壓器可以作為解算元件，主要用于坐標(biāo)變換、三角運(yùn)算等，也可作為傳感元件，用于隨動(dòng)系統(tǒng)中遠(yuǎn)距離測(cè)量、傳輸或再現(xiàn)一個(gè)角度。此外，還可以用作移相器和角度一數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置永磁無(wú)刷直流電機(jī)永磁無(wú)刷直流電機(jī)永磁無(wú)刷直流電機(jī)勵(lì)磁繞組和電樞繞組串聯(lián)而得名。這種電動(dòng)機(jī)具有以下一些(1)使用方便。改變輸入電壓大小，可以調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速，且調(diào)速十分方便。(2)轉(zhuǎn)速高、體積小、質(zhì)量輕。(3)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、過(guò)載能力強(qiáng)。單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩很大，可高達(dá)額定轉(zhuǎn)矩的4—6倍，而其它單相交流電機(jī)大多在1倍以下以既適用于電動(dòng)工具，不易被卡住、制動(dòng)，有大的過(guò)載能力，也適宜于作帶重負(fù)載起動(dòng)用的伺服電動(dòng)機(jī)。單相交流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)

雙凸極電機(jī)主要是指開(kāi)關(guān)磁阻(SR)電機(jī)和雙凸極永磁(DSPM)電機(jī)，由于它們?cè)跈C(jī)械結(jié)構(gòu)上十分相似，定子和轉(zhuǎn)子均呈凸極形式，故將它們統(tǒng)稱為雙凸極電機(jī)。因?yàn)殡姍C(jī)每相磁路的磁阻隨轉(zhuǎn)子位置而變，所以在一·些文獻(xiàn)小也稱之為可變磁阻電機(jī)。SR電機(jī)與DSPM電機(jī)雖同為雙凸板結(jié)構(gòu)，但前者屬于磁阻電機(jī)，后者則應(yīng)歸居于永磁電機(jī)。雙凸極電機(jī)

雙凸極電機(jī)主要是指開(kāi)關(guān)磁阻(SR)電機(jī)和雙凸極永磁(DSPM)電機(jī)，由于它們?cè)跈C(jī)械結(jié)構(gòu)上十分相似，定子和轉(zhuǎn)子均呈凸極形式，故將它們統(tǒng)稱為雙凸極電機(jī)。因?yàn)殡姍C(jī)每相磁路的磁阻隨轉(zhuǎn)子位置而變，所以在一·些文獻(xiàn)小也稱之為可變磁阻電機(jī)。SR電機(jī)與DSPM電機(jī)雖同為雙凸板結(jié)構(gòu)，但前者屬于磁阻電機(jī)，后者則應(yīng)歸居于永磁電機(jī)。雙凸極電機(jī)雙凸極電機(jī)開(kāi)關(guān)磁阻(SR)電機(jī)雙凸極電機(jī)開(kāi)關(guān)磁阻(SR)電機(jī)開(kāi)關(guān)磁阻(SR)電機(jī)在小功率家用電器(如吊扇)、輕工設(shè)備等應(yīng)用中，電路簡(jiǎn)單、成本低的單相SR電機(jī)往往更有吸引力。圖9—10所示為一外轉(zhuǎn)子單相SR電機(jī)，環(huán)形繞組設(shè)子內(nèi)定子的6個(gè)磁極槽內(nèi)，通電后將形成徑向一鈾向組合磁路。當(dāng)轉(zhuǎn)子極接近定子極時(shí)接通電源，轉(zhuǎn)子受力旋轉(zhuǎn)，在定、轉(zhuǎn)子極重合之前斷開(kāi)電源，轉(zhuǎn)子靠慣性繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，待轉(zhuǎn)子極接近下一個(gè)定子極時(shí)再接通定子繞組，如此重復(fù)，電機(jī)可連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。為了解決自起動(dòng)問(wèn)題，可采取適當(dāng)措施，如附加永磁體,使電機(jī)斷電時(shí)轉(zhuǎn)子能停在適當(dāng)?shù)奈恢茫员ＷC下次通電起動(dòng)時(shí)存在一定的轉(zhuǎn)矩。雙凸極永磁(DSPM)電機(jī)基本結(jié)構(gòu)與陽(yáng)電機(jī)相向，即定轉(zhuǎn)子均為凸極結(jié)構(gòu)；定子齒上裝有集中式繞組，徑向相對(duì)齒上的繞組申聯(lián)構(gòu)成一相；轉(zhuǎn)子上既沒(méi)有繞組，也沒(méi)有永磁體，適合高速運(yùn)行。與SR電機(jī)的不同之處在于，DSMP電機(jī)在定子鐵心中放置了二塊(或多塊)高性能永久磁鐵。為獲得足夠高的氣隙磁通密度，一方面可選用磁能積大、去磁曲線線性度好的永磁材料；另一方面可適當(dāng)增大水磁體的面積，故常特定子鐵心制成橄欖形或方形，這樣雖然電機(jī)的實(shí)際體積和質(zhì)量有所增加，但是，只要外凸部分不超出由定子圓周所界定的正方形(圖9—21中虛線所示)，就不增加鐵心材料的消耗和成本，而是利用了本該成為邊角料的部分。如果定子槽空間在放置了電樞繞組后仍有富裕，也可將定子鐵心設(shè)計(jì)成“內(nèi)凸”結(jié)構(gòu)．以保持定子鐵心為圓形，如圖9—22所示雙凸極永磁(DSPM)電機(jī)雙凸極永磁(DSPM)電機(jī)雙凸極永磁(DSPM)電機(jī)雙凸極永磁(DSPM)電機(jī)開(kāi)關(guān)磁阻(SR)電機(jī)雙凸極永磁(DSPM)電機(jī)直線電動(dòng)機(jī)出于不需要仟何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)就能產(chǎn)生直線運(yùn)功，驅(qū)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)的生廣機(jī)械，所以使整個(gè)裝置或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、精度高、效率高等，因此是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外積極研究開(kāi)發(fā)的電動(dòng)機(jī)之一。日前直線電動(dòng)機(jī)的府用非常廣泛，例如在交通運(yùn)輸方面的磁懸浮列車(chē)、磁浮船、公路高速車(chē)等；在物流輸送力而的各種流水生產(chǎn)線；在工業(yè)上的沖壓機(jī)、車(chē)床進(jìn)刀機(jī)構(gòu)等；在信息與自動(dòng)化方向的繪圖儀、打印機(jī)、掃描儀、復(fù)印機(jī)等；在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)、指示和信號(hào)元件，如快速記錄儀等。此外，在民用和軍事方面也有許多應(yīng)用，如民用自動(dòng)門(mén)、電動(dòng)縫紉機(jī)、制茶機(jī)、以及軍用導(dǎo)彈、電磁炮、魚(yú)雷等裝置。直線電機(jī)直線電機(jī)直線電機(jī)永磁直線電機(jī)永磁直線電機(jī)電機(jī)中的磁極結(jié)構(gòu)圖4-2永磁電機(jī)橫截面示意圖1－定子2－永磁體3－轉(zhuǎn)軸4－轉(zhuǎn)子鐵心

定子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心圖4-3非常規(guī)分布的永磁同步電動(dòng)機(jī)繞組矩形波采用集中整距繞組正弦波采用分布短距繞組采用一些非常規(guī)繞組減少雜耗采用星形接法2、轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)

永磁體在轉(zhuǎn)子位置的不同

表面式內(nèi)置式爪極式

凸出式插入式

徑向式切向式混合式

（1）表面式轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)

（a）凸出式

（b)插入式圖4-4表面式轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)1—永磁體2—轉(zhuǎn)子鐵心3—轉(zhuǎn)軸

特點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)單、成本低

無(wú)異步起動(dòng)能力A）表面凸出式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本較低、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小

永磁磁極易于實(shí)現(xiàn)最優(yōu)設(shè)計(jì)

B）表面插入式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

特點(diǎn)：動(dòng)態(tài)性能較凸出式有所改善

漏磁因數(shù)和制造成本都較凸出式大。

（2）內(nèi)置式轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)

A）徑向式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：漏磁因數(shù)小

極弧因數(shù)易于控制轉(zhuǎn)子沖片機(jī)械強(qiáng)度高安裝永磁體后轉(zhuǎn)子不易變形

次之圖3-5內(nèi)置徑向式轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)1—轉(zhuǎn)軸2—空氣隔磁槽3—永磁體4—轉(zhuǎn)子導(dǎo)條

磁性轉(zhuǎn)軸磁力線非磁性轉(zhuǎn)軸磁力線模型模型空載場(chǎng)磁力線（B）切向式結(jié)構(gòu)

特點(diǎn)：漏磁因數(shù)較大，需采用相應(yīng)的隔磁措施

制造工藝和制造成本較徑向式結(jié)構(gòu)有所增加每極磁通由相鄰兩個(gè)磁極并聯(lián)提供磁阻轉(zhuǎn)矩在電動(dòng)機(jī)總電磁轉(zhuǎn)矩的比例可達(dá)40％最大圖3-6內(nèi)置切向式轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)1—轉(zhuǎn)軸2—空氣隔磁槽3—永磁體4—轉(zhuǎn)子導(dǎo)條

（C）混合式結(jié)構(gòu)

特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)和制造工藝較為復(fù)雜，制造成本也比較高

集中了徑向式和切向式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

圖3-7內(nèi)置式混合式轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)1－轉(zhuǎn)軸2—空氣隔磁槽3—永磁體4—轉(zhuǎn)子導(dǎo)條

（C）爪極式轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：不具備異步起動(dòng)能力結(jié)構(gòu)和工藝較為簡(jiǎn)單。圖3-8爪極式轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)1—左法蘭盤(pán)2—圓環(huán)形永磁體3—右法蘭盤(pán)4—非磁性轉(zhuǎn)軸

3、隔磁措施圖3-9幾種典型的隔磁措施1—永磁體2—永磁體槽3—轉(zhuǎn)子鐵心4—轉(zhuǎn)軸5—轉(zhuǎn)子導(dǎo)條

1）隔磁磁橋?qū)挾萣

和隔磁磁橋長(zhǎng)度w

的選取1

新型結(jié)構(gòu)永磁電機(jī)

1.1盤(pán)式永磁電機(jī)

盤(pán)式永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)a)單邊b)外轉(zhuǎn)子c)內(nèi)轉(zhuǎn)子d)多盤(pán)180kW盤(pán)式永磁電機(jī)其轉(zhuǎn)矩密度達(dá)8.5kN/m2，為傳統(tǒng)電機(jī)的2倍左右。

1.1盤(pán)式永磁電機(jī)

1.2橫向磁通永磁電機(jī)

傳統(tǒng)電機(jī)的齒和槽在同一平面內(nèi)，齒寬和槽寬互相制約。改成橫向磁通電機(jī)后可以使轉(zhuǎn)矩密度相當(dāng)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)電機(jī)的2～5倍，特別適用于車(chē)、船等直接驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合。傳統(tǒng)徑向磁通電機(jī)的磁路1.2橫向磁通永磁電機(jī)

橫向磁通永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,內(nèi)部磁場(chǎng)呈復(fù)雜的三維分布,在轉(zhuǎn)子和定子鐵心的齒部,磁通沿徑向流通,而定子鐵心軛部的磁通沿軸向流通,流通方向相互垂直。橫向磁通電機(jī)的磁路需要用三維電磁場(chǎng)分析計(jì)算來(lái)弄清其電磁場(chǎng)分布規(guī)律和優(yōu)化設(shè)計(jì)規(guī)律，進(jìn)而提高其性能。橫向磁通電機(jī)的一種典型結(jié)構(gòu)圖1.2橫向磁通永磁電機(jī)

定子結(jié)構(gòu)1.2橫向磁通永磁電機(jī)

轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)1.2橫向磁通永磁電機(jī)

1.2橫向磁通永磁電機(jī)

電機(jī)磁密分布端部漏磁很大。定子齒外端的磁密較低，越往里齒磁密越高，在軛部與齒部的交接面最高。1.2橫向磁通永磁電機(jī)

15kW橫向磁通永磁電機(jī)照片功率因數(shù)為0.8，轉(zhuǎn)矩密度為傳統(tǒng)電機(jī)的2.5倍左右。傳統(tǒng)電機(jī)的磁場(chǎng)是由電流產(chǎn)生的，為了減少磁路的磁阻，都選用高磁導(dǎo)率的硅鋼片疊壓制成定、轉(zhuǎn)子鐵心，導(dǎo)致體積大、重量大(鐵心重占總重的60%左右)、損耗大(鐵心損耗占總損耗的20%~30%)、振動(dòng)噪聲大(鐵心有齒有槽是產(chǎn)生電磁噪聲的根源)，難以滿足高性能調(diào)速系統(tǒng)的要求。1.3無(wú)鐵心永磁電機(jī)

利用釹鐵硼永磁高矯頑力（約900kA/m）的優(yōu)異特性而不用或少用硅鋼片，制成無(wú)鐵心永磁電機(jī)，則電機(jī)的重量可以大幅度下降、效率提高、振動(dòng)噪聲顯著降低，同時(shí)具有更低的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、更快的響應(yīng)速度、更寬的調(diào)速范圍、更長(zhǎng)的使用壽命。1.3無(wú)鐵心永磁電機(jī)

無(wú)鐵心電機(jī)的三維磁場(chǎng)是開(kāi)域的，分析計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)之一是如何確定三維開(kāi)域場(chǎng)的邊界條件和對(duì)計(jì)算結(jié)果的有效處理。無(wú)鐵心永磁電機(jī)氣隙表面磁密的矢量分布

無(wú)鐵心電機(jī)磁密矢量分布圖從圖中可以看出,沿圓周方向,磁場(chǎng)呈周期性分布,在電機(jī)的端部有一個(gè)很大的軸向分量磁密。1.3無(wú)鐵心永磁電機(jī)

已制成的2.2kW8極無(wú)鐵心永磁電機(jī)的實(shí)物照片，其效率90％，功率密度比傳統(tǒng)電機(jī)提高1倍以上，噪聲57dB。

電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子實(shí)物照片

1.3無(wú)鐵心永磁電機(jī)

無(wú)鐵心電機(jī)與同規(guī)格Y2系列感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的對(duì)比分析電機(jī)型號(hào)Y2-132S-8TYB2200-750比較結(jié)果中心高132112額定功率/W22002200效率/％78.089.8提高11.8％功率因數(shù)0.710.95提高0.24功率密度/W·kg－133.8568.75提高103％噪聲/dB(A)7157降低14dB（A）1.3無(wú)鐵心永磁電機(jī)

該類(lèi)電機(jī)在數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、電動(dòng)車(chē)、電梯、家用電器等要求較高的控制場(chǎng)合具有廣闊的應(yīng)用前景。2永磁發(fā)電機(jī)

永磁發(fā)電機(jī)

直驅(qū)低速永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)

半直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)混合勵(lì)磁發(fā)電機(jī)

2.1直驅(qū)低速永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)

當(dāng)前，兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)在風(fēng)電場(chǎng)中占主導(dǎo)地位，而直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，它省去了增速齒輪箱，大大提高了可靠性和效率，提高了單位kW的發(fā)電量。國(guó)內(nèi)已成功開(kāi)發(fā)出1~3MW的直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，每分鐘只有十幾轉(zhuǎn)。單支撐結(jié)構(gòu)的直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖

2.1直驅(qū)低速永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)

計(jì)算時(shí)對(duì)模型接觸進(jìn)行一定簡(jiǎn)化，對(duì)模型施加相應(yīng)載荷及約束進(jìn)行強(qiáng)度分析，可得到不同構(gòu)件的位移場(chǎng)分布矢量圖及重力方向位移云圖。2.1直驅(qū)低速永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)

轉(zhuǎn)子支架位移場(chǎng)分布矢量圖及重力方向位移云圖錐形支撐位移場(chǎng)分布矢量圖及重力方向位移云圖2.2半直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)

由于在同樣功率時(shí)，電機(jī)的重量與其轉(zhuǎn)速成反比，MW級(jí)的直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)重幾十噸，甚至一百多噸，運(yùn)輸和吊裝都比較困難。發(fā)電機(jī)的吊裝圖每臺(tái)