(三)特种电机知识
特种电动机相关介绍
上传说明：本论文仅供大家学习和参考用步进电动机stepping motor步进电动机把电脉冲信号变换成角位移以控制转子转动的微特电机。
在自动控制装置中作为执行元件。
每输入一个脉冲信号，步进电动机前进一步，故又称脉冲电动机。
步进电动机多用于数字式计算机的外部设备，以及打印机、绘图机和磁盘等装置。
步进电动机的驱动电源由变频脉冲信号源、脉冲分配器及脉冲放大器组成，由此驱动电源向电机绕组提供脉冲电流。
步进电动机的运行性能决定于电机与驱动电源间的良好配合。
步进电动机分为机电式及磁电式两种基本类型。
机电式步进电动机由铁心、线圈、齿轮机构等组成。
螺线管线圈通电时将产生磁力，推动其铁心心子运动，通过齿轮机构使输出轴转动一角度，通过抗旋转齿轮使输出转轴保持在新的工作位置；线圈再通电，转轴又转动一角度，依次进行步进运动。
1磁电式步进电动机主要有永磁式、反应式和永磁感应子式3种形式。
永磁式步进电动机由四相绕组组成。
A相绕组通电时，转子磁钢将转向该相绕组所确定的磁场方向;A相断电、B相绕组通电时，就产生一个新的磁场方向，这时，转子就转动一角度而位于新的磁场方向上，被激励相的顺序决定了转子运动方向。
永磁式步进电动机消耗功率较小，步矩角较大。
缺点是起动频率和运行频率较低。
2反应式步进电动机在定、转子铁心的内外表面上设有按一定规律分布的相近齿槽，利用这两种齿槽相对位置变化引起磁路磁阻的变化产生转矩。
这种步进电动机步矩角可做到1°～15°，甚至更小，精度容易保证，起动和运行频率较高，但功耗较大，效率较低。
3永磁感应子式步进电动机又称混合式步进电动机。
是永磁式步进电动机和反应式步进电动机两者的结合，并兼有两者的优点。
步进电机的应用主要用于数字控制系统中，精度高，运行可靠。
如采用位置检测和速度反馈，亦可实现闭环控制。
步进电动机已广泛地应用于数字控制系统中，如数模转换装置、数控机床、计算机外围设备、自动记录仪、钟表等之中，另外在工业自动化生产线、印刷设备等中亦有应用。
特种电机的种类及应用
特种电机的种类及应用特种电机是指用于特殊场合或特殊用途的电机。
它们在工业、民用、军事等领域都有广泛的应用。
下面介绍一些常见的特种电机及其应用。
一、直线电机直线电机是将电机的运动方式变化为直线运动的电机。
它的工作原理和传统旋转电机相同，通过电磁力来实现运动。
直线电机具有快速、高精度、较大力矩、无需齿轮传动、响应速度快等优点，因此被广泛应用于半导体、电子、航空航天等领域。
二、步进电机步进电机属于一种精密电力驱动器件，其旋转位置是以步数为单位的。
它具有精度高、转速稳定、输出扭矩大等特点。
由于步进电机可以通过控制电流大小和方向来实现旋转，所以它在机器人、自动化设备、精密仪器等领域有广泛应用。
三、无刷直流电机无刷直流电机具有高效、低噪音、长寿命等特点。
它不仅适用于一般工业机械，还适用于电动车、电动工具、家电等领域。
由于无刷直流电机不需要换向器，所以它比传统的有刷直流电机更可靠，更容易维护。
四、声音电机声音电机是一种通过振动产生声音的电机。
它广泛应用于闹钟、手机、玩具等领域。
声音电机有很多种类，例如振铃电机、圆形振动电机、平面振动电机等。
这些电机的共同点是能够产生清晰、响亮的声音。
五、超级导体电机超级导体电机是用超级导体制作的电机，它具有较高的效率和功率密度，能够提供相对较大的力矩。
超级导体电机适用于高速列车、能源飞轮等领域。
由于超级导体电机具有高能效、高功率密度和易于维护等特点，因此在未来能源领域有着广阔的应用前景。
六、加速器电机加速器电机是用于加速离子和粒子的电机。
它通常被应用于高能物理学、核物理学等领域。
加速器电机能够产生高强度的电场和磁场，从而能够将离子和粒子加速到接近光速的速度。
七、微波电机微波电机是一种用微波来产生运动的电机。
它适用于微波通信、雷达、卫星追踪等领域。
微波电机的工作原理是通过微波吸收和反射来实现运动。
八、人工心脏电机人工心脏电机是用于替代人体心脏的电机。
它通常被用于心脏移植手术中，可以让病人在手术后继续保持生命活动。
特种电机电子教案(多场合)
特种电机电子教案一、教案概述本教案旨在为学生提供特种电机的基本概念、工作原理、应用领域以及发展前景的全面了解。
通过本教案的学习，学生将能够掌握特种电机的基本知识，并能够将其应用于实际问题中。
二、教学目标1.了解特种电机的定义、分类及特点。
2.掌握各种特种电机的工作原理及应用领域。
3.了解特种电机的发展趋势和前景。
4.培养学生的创新意识和团队合作能力。
三、教学内容1.特种电机的定义与分类（1）按结构分类：包括无刷直流电机、步进电机、直线电机等。
（2）按原理分类：包括同步电机、异步电机、直流电机等。
（3）按应用领域分类：包括汽车电机、电机、风力发电机等。
2.特种电机的工作原理及应用领域（1）无刷直流电机：无刷直流电机具有结构简单、运行可靠、效率高等优点，广泛应用于家用电器、汽车、工业自动化等领域。
（2）步进电机：步进电机具有精确的位置控制和较高的转矩，常用于数控机床、3D打印机、等领域。
（3）直线电机：直线电机具有高速、高加速度、高精度等特点，广泛应用于磁悬浮列车、高速电梯等领域。
3.特种电机的发展趋势和前景随着科技的不断发展，特种电机在新能源、电动汽车、等领域的应用越来越广泛。
未来，特种电机将朝着高性能、高效率、小型化、轻量化等方向发展。
四、教学方法1.讲授法：通过讲解特种电机的定义、分类、工作原理及应用领域，使学生掌握基本知识。
2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解特种电机在实际应用中的重要性。
3.讨论法：组织学生进行小组讨论，培养学生的创新意识和团队合作能力。
五、教学评价1.课堂表现：观察学生在课堂上的参与程度、提问和回答问题的情况。
2.作业完成情况：检查学生完成的作业质量，评估学生对知识的掌握程度。
3.小组讨论：评估学生在小组讨论中的表现，包括观点的提出、讨论的深度和广度等。
六、教学资源1.教材：特种电机相关教材或参考书籍。
2.课件：制作PPT课件，用于课堂讲解和展示。
3.网络资源：利用互联网资源，提供相关案例、视频等辅助教学。
特种电机
伺服电动机
伺服电动机在自动控制系统中用作执行元件，用 于将输入的控制电压转换成电机转轴的角位移或角速 度输出，伺服电动机的转速和转向随着控制电压的大 小和极性的改变而改变，即电动机在控制电压的作用 下驱动工作机械工作。 通常作为随动系统、遥测和遥控系统及各种增量 运动控制系统的主传动元件。
测速发电机
E=Kn
—K是常数
步进电机
步进电动机是一种将电脉 冲信号转换成输出轴的角位移 或直线位移的电动机，每当一 个电脉冲加到步进电动机的控 制绕阻上时，它的轴就转动一 定的角度，角位移量与电脉冲 数成正比，转速与脉冲频率成 正比，又称为脉冲电动机。在 数字控制系统中，步进电动机 常用作执行元件。目前，它广 泛应用于数控机床、轧钢机、 军事工业、数模转换装置以及 自动化仪表等方面。
特种电机
什么是特种电机
特种电机通常指的是结构、性能、用途或原理等与常
规电机不同，且体积和输出功率较小的微型电机或特 种精密电机，一般其外径不大于130mm。 特种电机可以分为驱动用和控制用特种电机两大类。 驱动用特种电机主要用来驱动各种机构、仪表以及家 用电器等；控制用特种电机事在自动控制系统中传递、 变换和执行控制信号的小功率电机的总称，用作执行 元件或信号元件，测量元件包括旋转变压器，交、直 流测速发电机等；执行元件主要有交、直流伺服电动 机，步进电动机等。
根据励磁方式的不同，步进电动机分为反应式、永磁式 和感应子式（又叫混合式），其中反应式步进电动机应用较多。 按相数分为单相、两相、三相和多相等形式。 三相磁阻式步进电动 机的定、转子铁心都 由硅钢片叠压而成。 定子上有六个磁极， 每两个相对的磁极上 有同一相控制绕组， 同一相控制绕组可以 并联可以串联；转子 铁心上没有绕组，只 有四个齿，齿宽等于 极靴宽。
特种电动机
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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
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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
特种电机原理及应用
特种电机原理及应用
同学们，今天咱们来聊聊特种电机，了解一下它的原理和应用。
啥是特种电机呢？特种电机就是和咱们平常常见的那种普通电机不太一样的电机。
先来说说它的原理。
特种电机的种类可多啦，不同种类的原理也不太一样。
比如说，步进电机，它是通过给电机不同的脉冲信号，来控制电机转动的角度和速度。
就好像是你一步一步地指挥它该怎么走，走多快。
再比如，直线电机，它能直接把电能转化为直线运动的机械能，不像普通电机还得通过一些传动装置来实现直线运动。
还有无刷直流电机，它没有电刷，减少了摩擦和损耗，通过电子换向器来控制电流方向，让电机更高效地运转。
那特种电机都用在啥地方呢？这应用可广泛啦！
在医疗器械领域，像那种高精度的医疗设备，比如微创手术里用的器械，就需要特种电机来提供精准的控制和动力。
在航空航天领域，卫星的姿态调整、飞行器的各种动作控制，也离不开特种电机。
再比如说，在机器人领域，机器人的关节活动、手部的精细操作，都得靠特种电机来实现。
给大家举个例子，在一些自动化生产线上，需要把零件准确快速地移动到指定位置，这时候就会用到直线电机，因为它能直接提供直线的动力，速度快，精度高。
还有，在一些智能安防设备中，比如可以自动旋转的摄像头，就可能用到步进电机，能精确地控制摄像头的转动角度。
特种电机之所以叫“特种”，就是因为它们有着特殊的性能和功能，能满足一些普通电机做不到的需求。
但是，特种电机的设计和制造通常也更复杂，成本也比较高。
同学们，虽然特种电机的原理和应用可能有点难理解，但只要咱们多学习，多观察生活中的各种设备，就能更好地明白它们的重要性啦。
特种电动机教学课件pptx
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
（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。
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（三）特种电机知识
1．测速发电机是一种反映转速信号的电器元件，它的作用是将输入的机械转速变换成电压信号输出。
（√）
2．测速发电机分为交流和直流两大类。
（√）
3．直流测速发电机的结构与直流伺服电动机基本相同，原理与直流发电机相似。
（√）
4．直流测速发电机由于存在电刷和换向器的接触结构，所以寿命较短，对无线电有干扰。
（√）5．永磁式测速发电机的转子是用永久磁铁制成的。
（×）
6．他励式直流测速发电机的结构简单，应用较为广泛。
（√）
7．直流测速发电机的工作原理与一般直流发电机有区别。
（×）
8．直流测速发电机的输出电压与转速成正比，转向改变将引起输出电压极性的改变。
（√）9．测速发电机在自动控制系统和计算装置中，常作为电源来使用。
（×）
10．电磁式直流测速发电机虽然复杂，但因励磁电源是外加的，不受环境等因素的影响，其输出电动势斜率高，特性线性好。
（×）
11．永磁式测速发电机的输出电动势具有斜率高、特性呈线性、无信号区小或剩余电压小、正转和反转时输出电压不对称度小、对温度敏感低等特点。
（√）
12．测速发电机主要应用于速度伺服、位置伺服和计算解答等三类控制系统。
（×）
13．交流测速发电机的主要特点是其输。
出电压与转速成正比。
（√）
14．交流测速发电机可分为永磁式和电磁式两种。
（×）
15．交流测速发电机的励磁绕组必须接在频率和大小都不变的交流励磁电压上。
（√）
16．交流测速发电机有异步式和同步式两类，应用较为广泛的是交流异步测速发电机。
（√）17．交流测速发电机的杯形转子由铁磁材料制成。
当转子不转时，励磁后由杯形转子电流产生的磁场与输出绕组轴线垂直，输出绕组不产生感应电动势。
（×）
18．交流测速发电机不能判别旋转方向。
（×）
19．在计算解答系统中，为了满足误差小、剩余电压低的要求，交流同步测速发电机往往带有温度补偿及剩余电压补偿电路。
（×）
20．测速发电机作计算元件使用时，应着重考虑其线性误差要小，电压稳定性要好，线性误差一般要求δx≤0.05%～0.1%。
（√）
21．直流伺服电动机不论是他励式还是永磁式，其转速都是由信号电压控制的。
（√）
22．交流伺服电动机为克服自转现象，广泛采用空心杯形转子。
（√）
23．直流伺服电动机的工作原理和普通直流电动机相同。
（√）
24．交流伺服电动机的转速不但与励磁电压、控制电压的幅值有关，而且与励磁电压、控制电压的相位差有关。
（×）
25．直流伺服电动机的转向不受控制电压极性的影响。
（×）
26．直流伺服电动机不存在自转现象。
（√）
27．交流伺服电动机的负载一定时，控制电压越高，转速越高。
（√）
28．交流伺服电动机的控制电压一定时，负载增加转速下降。
（√）
29．一般直流伺服电动机广泛用于自动控制系统中作为执行元件，也可作驱动元件。
（√）30．永磁交流伺服电动机适用于精密数控机床控制的关键执行部件。
（√）
31．直流伺服电动机的优点是具有线性的机械特性，但起动转矩不大。
（×）
32．无换向器电动机由转子位置检测器来检测磁极位置以控制变频电路，从而实现自控变频。
（√）
33．在直流伺服电动机中，信号电压若加在电枢绕组两端，称为电枢控制；若加在励磁绕组两端，则称为磁极控制。
（√）
34．交流伺服电动机电磁转矩的大小取决于控制电压的大小。
（×）
35．在自动控制系统中，伺服电动机常作为信号元件来使用。
（×）
36．步进电动机的主要特点是能实现精确定位、精确位移，且无积累误差。
（√）
37．步进电动机是一种由电脉冲控制的特殊异步电动机，其作用是将电脉冲信号变换为相应的角位移或线位移。
（×）
38．步进电动机的驱动电源由运动控制器（卡）、脉冲分配器和功率驱动级组成。
（√）39．反应式步进电动机要求电源供给正、负脉冲，否则不能连续旋转。
（×）
40．步进电动机选用时应注意：根据系统的特点选用步进电动机的类型、转矩足够大以便带动负载、合适的步距角、合适的精度、根据编程的需要选择脉冲信号的频率。
（√）
41．三相单三拍运行与三相双三拍运行相比。
前者较后者运行平稳可靠。
（×）
42．步进电动机的步距角与相数、转子表面的齿槽数有关，与励磁控制方式无关。
（×）43．步进电动机的拍数和齿数越多，步距角θs就越小，精度越高；在脉冲频率一定时，转速越低。
（√）
44．步进电动机单三拍运行方式，由于是单相通电励磁，不会产生阻尼作用，因此工作在低频区时，由于通电时间长而使能量损耗过大，易产生失步现象。
（√）
45．步进电动机空载连续运转后，调节并降低脉冲频率，直至步进电动机声音异常或出现转子来回偏摆，即为步进电动机的振荡状态。
（×）
46．步进电动机起动时输入脉冲频率过低易产生失步。
（×）
47．步进电动机绕组两端并联的续流二极管开路，会使功率开关管击穿。
（√）
48．同一台步进电动机通电拍数增加1倍，步距角减少为原来的1/2，控制的进度将有所提高。
（√）
49．不论通电拍数为多少，步进电动机步距角与通电拍数的乘积等于转子一个磁极在空间所占的角度。
（√）
50．步进电动机运动的方向取决于控制绕组通电的顺序。
（√）
51．步进电动机转速与电源电压、绕组电阻及负载有关。
（×）
52．步进电动机的转速与脉冲电源频率保持着严格的比例关系。
（√）
53．在恒定脉冲电源作用下，步进电动机可作为同步电动机使用，也可在脉冲电源控制下很方便地实现速度调节。
（√）
54．交磁电机扩大机有多个控制绕组，其匝数、额定电流各有不同，因此额定安匝数也不相同。
（√）
55．交磁电机扩大机必须设置补偿绕组，否则放大倍数很小，或者没有放大倍数。
（√）56．两台同样的交磁电机扩大机，一台交轴回路串入某电阻，另一台短接，其放大倍数交轴串电阻的比短接的大。
（×）
57．自整角机是一种感应式机电元件。
（√）
58．力矩式自整角机只适用于轻负载受精度要求不太高的开环控制的伺服系统。
（√）
59．力矩式自整角机的转子多为隐极结构。
（×）
60．控制式自整角机多用于精密的闭环控制的伺服系统中。
（√）
61．自整角机按其结构可分为接触式和无接触式两大类。
（√）
62．无换向器直流电动机是采用集电环和电刷而不用换向器的直流电动机。
（×）
63．目前，在随动系统中大量使用的控制式自整角机，其接收机的转轴上不带动负载，没有力矩输出，它只输出电压信号。
（√）
64．在自动装置和遥控系统中使用的自整角机都是单台电动机。
（×）
65．旋转变压器是一种输出电压随转子转角变化的信号元件。
（√）
66．旋转变压器的结构与普通绕线转子异步电动机相同。
（×）
67．电磁调速异步电动机又称为转差率电动机。
（√）
68．参照异步电动机的工作原理可知，电磁调速异步电动机转差离合器磁极的转速必须大于其电枢转速，否则转差离合器的电枢和磁极间就没有转差，也就没有电磁转矩产生。
（×）
69．直流力矩电动机一般做成电磁的少极磁场。
（×）
70．直流力矩电动机适用于在位置伺服系统和调速伺服系统中作为执行元件，也可以作为测速发电机使用。
（√）
71．三相异步换向器电动机是一种恒转矩交流调速电动机。
（√）
72．三相交流换向器电动机的调速很方便，仅需转动手轮即可。
（√）
73．三相交流换向器电动机的输出功率和转速成正比例增减，因为电动机具有恒转矩特性。
（√）。