常用同步电动机
常用电机的种类和用途
常用电机的种类和用途一、直流电机1. 制动器•用途：直流电机制动器广泛应用于电梯、起重机、轨道交通等设备中，用于实现停车和制动控制。
•特点：具有快速反应、可靠性高、制动力矩稳定等特点。
2. 扇形电机•用途：扇形电机主要用于风扇、空调等家用电器中，用于产生风力或气流。
•特点：体积小、噪音低、节能高效。
3. 舵机•用途：舵机广泛应用于机器人、遥控模型等领域，用于控制机械臂、舵面等部件的运动。
•特点：具有高精度、快速响应、稳定性好等特点。
4. 无刷直流电机•用途：无刷直流电机主要应用于电动工具、家电、汽车等领域，用于实现动力传输。
•特点：寿命长、效率高、无电刷磨损等优点。
二、交流电机1. 感应电动机•用途：感应电动机广泛应用于工业生产中的泵、风机、压缩机等设备，用于驱动机械运动。
•特点：结构简单、可靠性高、维护成本低等特点。
•用途：同步电动机主要应用于电力系统中的发电机、水泵等设备，用于产生电能或驱动机械。
•特点：运行稳定、功率因数高、调速性能好等优点。
3. 阻抗式电动机•用途：阻抗式电动机主要用于家庭电器中的洗衣机、冰箱等设备，用于驱动转动部件。
•特点：体积小、噪音低、节能高效等特点。
4. 电磁矩电动机•用途：电磁矩电动机广泛应用于机床、冶金设备等领域，用于实现精密控制和高速运动。
•特点：响应速度快、控制精度高、负载能力强等优点。
三、步进电机1. 单相步进电机•用途：单相步进电机主要用于家用电器中的微波炉、洗衣机等设备，用于驱动转盘、搅拌器等部件。
•特点：结构简单、成本低、控制方便等特点。
2. 二相步进电机•用途：二相步进电机广泛应用于打印机、数码相机等设备，用于精确定位和控制转动角度。
•特点：精度高、运行平稳、响应速度快等优点。
3. 三相步进电机•用途：三相步进电机主要应用于纺织、印刷等行业的机械设备中，用于实现精密控制和高速运动。
•特点：输出扭矩大、运行平稳、控制精度高等特点。
•用途：四相步进电机广泛应用于数控机床、光纤设备等领域，用于实现高精度的定位和控制。
【常用电动机】
物容易进入，因此只在清洁、干燥的环境下使用。 b）封闭式电动机又可分为自扇冷式、他扇冷式
Hale Waihona Puke 和密封式三种。前两种可在潮湿、多尘埃、高温、有 腐蚀性气体或易受风雨的环境中工作。第三种可浸入 液体中使用。
c）防护式电动机在机座下方开有通风口，散热 较好，能防止水滴铁屑等杂物从上方落入电动机，但 不能防止尘埃和潮气入侵，所以适宜于较清洁干净的 环境中。
—
(3000)
(3000)
—
—
4000
4000
4000
8000
8000
—
10000
10000
注：1. 括号内的值不推荐使用。
2. 133Hz 仅限于人造纤维的纺绽用；200Hz 仅用于磨削轴承。
电动工具
舰船及石油 工业电气设备
50
50
(60)
—
—
200
300
400
400
—
1000 —
—
(Hz)
航空电气 设备 50 —
常开按钮开关
常闭按钮开关
旋钮开关、旋转开关 （闭锁）
295
（续）
图形符号
图形符号
296
名称 隔离开关 位置开关和限制开 关的常开触点 位置开关和限制开关 的常闭触点 负荷开关
液位开关
热继电器常闭触点
延时闭合的常开触点
延时断开的常开触点
延时闭合的常闭触点
延时断开的常闭触点 延时闭合和延时 断开的常开触点 接触器常开触点 接触器常闭触点 断路器 三极断路器 熔断器
名称 一般开关符号
常开触点 常闭触点 有弹性返回的常开触点 无弹性返回的常开触点
图形符号
同步电动机
假设在合闸瞬间，转子 已经加励磁 处于图18.5a所示的位置，此时，电磁转矩 倾 已经加励磁)处于 的位置， 假设在合闸瞬间，转子(已经加励磁 处于 的位置 此时，电磁转矩T 向于使转子逆时钟转动；在另一个瞬间(图18.5b所示)，定子磁场已转过 逆时钟转动 向于使转子逆时钟转动；在另一个瞬间 ，定子磁场已转过180度，而转 度 电磁转矩 倾向于使转子顺时钟转动。 子由于机械惯性尚未启动，电磁转矩T倾向于使转子顺时钟转动。由于定子磁场以 子由于机械惯性尚未启 倾向于使转子顺时钟转动 同步速旋转，作用于转子上的力矩随时间以f 作交变， 同步速旋转，作用于转子上的力矩随时间以 = 50Hz作交变，那么转子上受到的平均 作交变 转矩为0。因此同步电动机是不能自行起动的。概括一下同步电动机没有启动转矩的 转矩为 。因此同步电动机是不能自行起动的。概括一下同步电动机没有启动转矩的 原因是： 原因是：（1）定、转子磁场之间相对运动速度很快；（2）转子本身转动惯量的存 在。
常用电动机类型及特点
电动机类型及特点一、同步电机与异步电机区别：〔均属交流电机〕结构：同步电机和异步电机的定子绕组是相同的,主要区别在于转子的结构. 同步电机的转子上有直流励磁绕组,所以需要外加励磁电源,通过滑环引入电流；而异步电机的转子是短路的绕组,靠电磁感应产生电流〔又称感应电机〕. 相比之下,同步电机较复杂,造价高.应用：同步电机大多用在大型发电机的场合.而异步电机那么几乎全用在电动机场合.同步电机效率较异步电机稍高,在2000KW以上的电动机选型时,一般要考虑是否选用同步电机.二、单相异步电动机与三相异步电动机：单项电动机：当单相正弦电流通过定子绕组时,电机就会产生一个交变磁场, 这个磁场的强弱和方向随时间作正弦规律变化,但在空间方位上是固定的,所以又称这个磁场是交变脉动磁场.这个交变脉动磁场可分解为两个以相同转速、旋转方向互为相反的旋转磁场,当转子静止时,这两个旋转磁场在转子中产生两个大小相等、方向相反的转矩,使得合成转矩为零,所以电机无法旋转.当我们用外力使电动机向某一方向旋转时〔如顺时针方向旋转〕,这时转子与顺时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变小；转子与逆时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变大.这样平衡就打破了,转子所产生的总的电磁转矩将不再是零,转子将顺着推动方向旋转起来.通常根据电动机的起动和运行方式的特点,将单相异步电动机分为单相电阻起动异步电动机、单相电容起动异步电动机、单相电容运转异步电动机、单相电容起动和运转异步电动机、单相罩极式异步电动机五种.区别：三相异步电动机采用380V三相供电,单相电机是用220V的电源,而且都是小功率的,最大只有2.2KW .相比于同转速同功率的三相电机,单项电机的效率低、功率因数低、运行平稳性差、且体积大,本钱高,但由于单相电源方便,且调速方便,因此广泛用于电开工具、医疗器械、家用电器等.三、无刷直流电机1、无刷直流电机：无刷直流电机是永磁式同步电机的一种,而并不是真正的直流电机.无刷直流电机不使用机械的电刷装置,采用方波自控式永磁同步电机,以霍尔传感器取代碳刷换向器,以钕铁硼作为转子的永磁材料,性能上相较一般的传统直流电机有很大优势,是当今最理想的调速电机.直流无刷电机由电动机主体和驱动器组成,在电动机内装有位置传感器检测电动机转子的极性,驱动器由功率电子器件和集成电路等构成,其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号,以限制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号, 用来限制逆变桥各功率管的通断,产生连续转矩；接受速度指令和速度反应信号,用来限制和调整转速；提供保护和显示等等.特点：•全面替代直流电机调速、变频器+变频电机调速、异步电机+减速机调速；•具有传统直流电机的所有优点,同时又取消了碳刷、滑环结构；•可以低速大功率运行,可以省去减速机直接驱动大的负载；•体积小、重量轻、出力大；•转矩特性优异,中、低速转矩性能好,启动转矩大,启动电流小;•无级调速,调速范围广,过载水平强;•软启软停、制动特性好,可省去原有的机械制动或电磁制动装置；•效率高,电机本身没有励磁损耗和碳刷损耗,消除了多级减速耗,综合节电率可达20%〜60%,仅节电一项一年收回购置本钱；•可靠性高,稳定性好,适应性强,维修与保养简单；•耐颠簸震动,噪音低,震动小,运转平滑,寿命长；•没有无线电干扰,不产生火花,特别适合爆炸性场所,有防爆型；•根据需要可选梯形波磁场电机和正旋波磁场电机.2、无刷直流电机与有刷直流电机直流无刷电机和直流电机是2个概念.虽然直流无刷电机名字带直流,实际上是不是直流电机.从分类上来看,直流电机是一类,而直流无刷电机那么属于同步电机. 〔1〕无刷电机的优点•无电刷、低干扰：没有了有刷电机运转时产生的电火花,极大减少了电火花对遥控无线电设备的干扰.•噪音低,运转顺畅：没有了电刷,运转时摩擦力大大减小,运行顺畅,发热量低,效率高,噪音低,对于模型运行稳定性是一个巨大的支持.•寿命长,低维护本钱：无刷电机的磨损主要是在轴承上,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.但有刷电机低速扭力性能优异、转矩大等性能特点是无刷电机不可替代的〔2〕从趋势上论,无刷减速电机可能取代有刷减速电机•适用范围：无刷电机通常被使用在限制要求比拟高,转速比拟高的设备上, 如航模,精密仪器仪表等对电机转速限制严格,转速到达很高的设备；通常动力设备使用的都是有刷电机,如吹风机,工厂的电动机,家用的抽油烟机等；•使用寿命：无刷电机通常使用寿命在几万小时这个数量级,主要取决于轴承的不同；通常有刷电机的连续工作寿命在几百到1千多个小时,到达使用极限就需要更换碳刷；•使用效果：无刷电机通常是数字变频限制,可控性强,从每分钟几转,到每分钟几万转都可以很容易实现.碳刷电机启动以后工作转速恒定,调速不是很容易,串激电机也能到达20000转/秒,但是使用寿命会比拟短.•节能环保方面：相对而言,无刷电机采用变频技术限制的会比串激电机节能很多,最典型的就是变频空调和冰箱.•维修方面：碳刷电机需要更换碳刷,而无刷电机,使用寿命很长,日常维护根本不需要.•噪音方面：与是否是有刷电机无关,主要是看轴承和点击内部组件的配合情况.3、无刷直流电机与交流电机无刷直流电机,定子是旋转磁场,拖着转子磁场转动；交流同步电机,也是定子旋转磁场拖着转子磁场转动；它们的不同是,旋转磁场旋转的原因不同：〔1〕交流同步电机,定子磁场转动的原因是彼此落后120度的三相对称交流电,定子磁场的转动是交流电的变化快慢；〔2〕直流电机,是直流电源不变的恒定电压,与线圈连接实际位置的改变形成的,而且与线圈连接实际位置的改变是转子转动的快慢；这样,它们的调速方法就不同：〔1〕交流同步电机,定子磁场转动的原因是彼此落后120 度的三相对称交流电,定子磁场的转动是交流电的变化快慢；只要改变交流电变化的快慢,就能改变电机的转速,即变频调速；〔2〕直流电机,是直流电源不变的恒定电压,与线圈连接实际位置的改变形成的,而且与线圈连接实际位置的改变只与转子转动的快慢相关；只要改变转子的转速就可以调速,而转子的转速与电压成正比,改变电压就可改变转速,即调压调速；直流调速不改变电机的负载性质,而交流调速改变了负载的性质；交流调速〔变频〕,频率不同时,交流电机的感抗大小不同,负载性质随之改变,是一个极不稳定的系统,很难实现精细调速.直流调速〔变压〕,电压不同时,直流电机的电阻大小不变,负载性质不变,是一个非常稳定的系统,很容易实现精细调速,几个毫伏的电压速度都可以分辨.由于无刷直流电动机的励磁来源于永磁体,没有激磁损耗的问题,由于转子中无交变磁通,其转子上既无铜耗又无铁耗,综合效率比同容量异步电动机高出10〜20%左右〔依据功率大小而定〕.无刷直流电动机具有高效率、高转矩、高精度的三高特性,非常适合使用在24小时连续运转的机械,同时具有体积小, 重量轻,可作成各种体积形状,产品性能超越传统直流电机的所有优点,是当今最理想的调速电机.比拟：直流电机具有优良的启动特性和调速特性,但造价较高；交流电机造价低,电源方便,但启动特性和调速特性稍差；4、无刷直流电机与交流伺服电机直流无刷电机：无刷直流电机感应反电动势也是梯形波的.无刷直流电机的限制需要位置信息反应,必须有位置传感器或是采用无位置传感器估计技术, 构成自控式的调速系统.限制时各相电流也尽量限制成方波,逆变器输出电压根据有刷直流电机PWM 的方法进行限制即可.本质上,无刷直流电机也是一种永磁同步电动机,调速实际也属于变压变频调速范畴.交流伺服电机：通常说的交流永磁同步伺服电机具有定子三相分布绕组和永磁转子,感应电动势波形为正弦,外加的定子电压和电流也应为正弦波,一般靠交流变压变频器提供.永磁同步电机限制系统常采用自控式,也需要位置反应信息,可以采用矢量限制〔磁场定向限制〕或直接转矩限制的先进限制方式.区别：方波和正弦波限制导致的设计理念不同.最后明确一个概念,无刷直流电机的所谓“直流变频〞实质上是通过逆变器进行的交流变频,从电机理论上讲,无刷直流电机与交流永磁同步伺服电机相似,应该归类为交流永磁同步伺服电机；但习惯上被归类为直流电机,由于从其限制和驱动电源以及限制对象的角度看,称之为“无刷直流电机〞也算是适宜的.四、电机调速1、直流电机调速：转子电路串联电阻〔短时调速〕、转子电路电压〔广泛应用,调节范围0—基速〕、改变磁通〔只能提升转速,基速以上,恒功率调速〕〔1〕电压调速：可控电源调速、PWM 〔脉宽调制〕调速〔广泛应用〕与老式的可控直流电源调速系统相比,PWM调速系统有以下优点：a、采用全控型器件的PWM调速系统,其脉宽调制电路的开关频率高,因此系统的频带宽,响应速度快,动态抗扰水平强.b、由于开关频率高,仅靠电动机电枢电感的滤波作用就可以获得脉动很小的直流电流,电枢电流容易连续,系统的低速性能好,稳速精度高,调速范围宽,同时电动机的损耗和发热都较小.c、PWM系统中,主电路的电力电子器件工作在开关状态,损耗小,装置效率高,而且对交流电网的影响小,没有晶闸管整流器对电网的“污染〞, 功率因数高,效率高.d、主电路所需的功率元件少,线路简单,限制方便.目前,受到器件容量的限制,PWM直流调速系统只用于中、小功率的系统.国内的超大功率调速还要依靠可控硅实现可控整流来实现直流电机的调压调速2、交流电机调速：〔1〕三相异步电动机：a、变极对数调速方法：改变定子绕组的接线方式来改变笼型电动机定子极对数到达调速目的. 特点：具有较硬的机械特性,稳定性良好；无转差损耗,效率高；接线简单、限制方便、价格低；有级调速,级差较大,不能获得平滑调速；可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用,获得较高效率的平滑调速特性.本方法适用于不需要无级调速的生产机械,如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等.b、变频调速：改变电动机定子电源的频率,从而改变其同步转速的调速方法.变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器,变频器可分成交流一直流一交流变频器和交流一交流变频器两大类,目前国内大都使用交一直一交变频器.其特点：效率高,调速过程中没有附加损耗；应用范围广,可用于笼型异步电动机；调速范围大,特性硬,精度高；技术复杂,造价高,维护检修困难.本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合.c、串级调速：绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差,到达调速的目的.根据转差功率吸收利用方式,串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式,多采用晶闸管串级调速,其特点为:可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上,效率较高；装置容量与调速范围成正比,投资省,适用于调速范围在额定转速70%—90% 的生产机械上；调速装置故障时可以切换至全速运行,预防停产；晶闸管串级调速功率因数偏低, 谐波影响较大.本方法适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用.九串入附加电阻：绕线式异步电动机转子串入附加电阻,使电动机的转差率加大,电动机在较低的转速下运行.串入的电阻越大,电动机的转速越低.此方法设备简单,限制方便,但转差功率以发热的形式消耗在电阻上.属有级调速,机械特性较软.e、定子调压调速：由于电动机的转矩与电压平方成正比,因此最大转矩下降很多,为了扩大调速范围,调压调速应采用转子电阻值大的笼型电动机,如专供调压调速用的力矩电动机,或者在绕线式电动机上串联频敏电阻.为了扩大稳定运行范围,当调速在2：1以上的场合应采用反应限制以到达自动调节转速目的.调压调速的主要装置是一个能提供电压变化的电源,目前常用的调压方式有串联饱和电抗器、自耦变压器以及晶闸管调压等几种.晶闸管调压方式为最正确.调压调速的特点：调压调速线路简单,易实现自动限制；调压过程中转差功率以发热形式消耗在转子电阻中,效率较低.调压调速一般适用于100KW 以下的生产机械.f、电磁调速：特点：装置结构及限制线路简单、运行可靠、维修方便；调速平滑、无级调速；对电网无谐影响；速度失大、效率低.本方法适用于中、小功率,要求平滑动、短时低速运行的生产机械.g、液力耦合器调速：特点：功率适应范围大,可满足从几十千瓦至数千千瓦不同功率的需要；结构简单,工作可靠,使用及维修方便,且造价低；尺寸小,能容大；限制调节方便,容易实现自动限制.本方法适用于风机、水泵的调速.〔2〕单相异步电动机：〔和力矩电机相比,它恒转矩；和变频电机相比它不节能；和直流电机相比,它限制的精度低；〕单相异步电动机和三相异步电动机一样,它的转速调节较困难.如采用变频调速那么设备复杂、本钱高.为此一般只进行有极调速,主要的调速方法有：a、串电抗器调速(降压调速)：将电抗器与电动机定子绕组串联,利用电抗器上产生的压降使加到电机定子绕组上的电压低于电源电压,从而到达降低电动机转速的目的.此种调速方法,只能是由电机的额定转速往低调.多用在吊扇及台扇上.b、电动机绕组内部抽头调速：通过调速开关改变中间绕组与启动绕组及工作绕组的接线方法,从而到达改变电动机内部气隙磁场的大小,到达调节电动机转速的目的.有L型和T型两种接法.c、交流晶闸管调速：利用改变晶闸管的导通角,来实现调节加在单相电动机上的交流电压的大小,从而到达调速的目的.此方法可以实现无级调速,缺点是有一些电磁干扰.常用于电风扇的调速上.五、电机启动1、直流电机启动(1)启动方法直接合闸起动：直接合闸起动就是将电动机直接接入到额定电压的电源上启动.由于直流电机电枢回路电阻和电感都较小,而转动体具有一定的机械惯性,起动的开始阶段电流很大最大可达额定电流的15〜20倍.由于电动机启动电流很大,所以启动转矩大,电动机启动迅速,但这一电流会使电网受到扰动、机组受到机械冲击、换向器发生火花.它只适用于功率不大于4千瓦小型电动机,如家用电器中的直流电机.串电阻起动：在启动时将一组启动电阻？串人电枢回路,以限制启动电流,而当转数上升到额定转数后,再把启动变阻器从电枢回路中切除.启动电流小,但是变阻器比拟笨重,启动过程中要消耗很多的能量.降电压起动：在启动时通过暂时降低电动机供电电压的方法来限制启动电濡要有一套可变电压的直流电源,这种方法只适合于大功率直流电机.〔2〕启动转矩直流电机的起动转矩由你自己设定,假设全压直接起动,可以到达额定转矩的多倍,这样将使机械损毁,所以必须参加启动电阻以减少起动电流从而减少起动转矩,一般参加的启动电阻使起动转矩为额定转矩的2-2.5倍左右,这样电机及机械可以承受,启动过程也能加快.2、交流电机启动〔1〕启动方法全压启动：在电网容量和负载两方面都允许全压直接起动的情况下,可以考虑采用全压直接起动.优点是操纵限制方便,维护简单,而且比拟经济.主要用于小功率电动机的起动,从节约电能的角度考虑,大于11kw的电动机不宜用此方法.自耦减压起动：利用自耦变压器的多抽头减压,既能适应不同负载起动的需要,又能得到更大的起动转矩,是一种经常被用来起动较大容量电动机的减压起动方式.它的最大优点是起动转矩较大,当其绕组抽头在80%处时,起动转矩可达直接起动时的64%.并且可以通过抽头调节起动转矩. 至今仍被广泛应用.Y-A起动：正常运行的定子绕组为三角形接法的鼠笼式异步电动机,在起动时将定子绕组接成星形,待起动完毕后再接成三角形,降低起动电流,减轻对电网的冲击.起动电流只是原来按三角形接法直接起动时的1/3,起动转矩也降为原来按三角形接法直接起动时的1/3.适用于无载或者轻载起动的场合.同任何别的减压起动器相比拟,其结构最简单,价格也最廉价.除此之外,当负载较轻时,可以让电动机在星形接法下运行,这样能使电动机的效率有所提升,并节约了电力消耗.软起动器：利用可控硅的移相调压原理来实现电动机的调压起动,起动效果好但本钱较高.可控硅工作时谐波干扰较大,对电网有一定的影响.另外电网的波动也会影响可控硅元件的导通,特别是同一电网中有多台可控硅设备时.因此可控硅元件的故障率较高,由于涉及到电力电子技术, 因此对维护技术人员的要求也较高.变频器：由于涉及到电力电子技术,微机技术,因此本钱高,对维护技术人员的要求也高,因此主要用在需要调速并且对速度限制要求高的领域.总之,星三角起动,自藕减压起动因其本钱低,维护相对软起动和变频限制容易,目前在实际运用中还占有很大的比重.但因其采用分立电气元件组装,限制线路接点较多,在其运行中,故障率相比照拟高.〔2〕启动转矩启动转矩表征了电动机的启动水平,启动转矩大于额定转矩,一般电机样板上标有两者的关系〔倍数〕,一般2倍左右,它与启动方式有关〔如星三角起动,变频调速起动等〕,直接起动鼠笼式一般为额定力矩的0.8到2.2倍.通常起动转矩为额定转矩的125%以上.与之对应的电流称为起动电流,通常该电流为额定电流的6倍左右.一般自耦变压器的抽头有65%和80%两组,需要较大启动转矩时接80%,否那么接65%；六、电机制动1、反接制动：在电机断开电源后,在电机的电源上加上与正常运行电源反相的电源,加快电机的减速.反接制动有一个最大的缺点：当电机转速为0时,如果不及时撤除反相后的电源,电时机反转.因此, 不允许反转的机械,如一些车床等,制动方法就不能采用反接制动了,而只能采用能耗制动或机械制动.2、能耗制动：定子绕组中通以直流电,从而产生一个固定不变的磁场,转子按旋转方向切割磁力线,产生一个制动力矩.由于是在定子绕组中通以直流电来制动,因而能耗制动又叫直流注入制动.在一些要求制动时间短和制动效果好的场合,一般不使用此制动方法.3、再生制动：当电机的转子速度超过电机同步磁场的旋转速度时,转子绕组所产生的电磁转矩的旋转方向和转子的旋转方向相反,电机处于制动状态.此时,可以采取一定的举措把产生的电能回馈给电网, 因此,再生制动也叫发电制动.再生制动会出现在以下两种场合：1、起重机重物下降时,电机转子在重物重力的手动下,转子的转速有可能超过同步转速,此时,电机处于再生制动状态.2、变频调速时,当变频器把频率降低时,同步转速也随之降低.但转子转速由于负载惯性的作用,不会马上降低,此时,电机也会处于再生制动状态,直至拖动系统的速度也下降为止.4、机械制动采用机械装置使电动机断开电源后迅速停转的制动方法.如电磁抱闸、电磁离合器等电磁铁制动器.七、伺服电机1、直流伺服电机与直流无刷电机直流无刷电机和直流伺服电机是2类,概念上不存在交集.简言之：直流伺服电机特指直流有刷电机.无刷电机体积小,重量轻,出力大,响应快,速度高,惯量小,转动平滑,力矩稳定.限制复杂,容易实现智能化,其电子换相方式灵活,可以正弦波换相.电机免维护,效率很高,运行温度低,电磁辐射很小,长寿命,可用于各种环境.2、交流伺服电机与直流伺服电机直流伺服电机：就是把直流电机加上编码器形成闭环限制,电机通过改变电的大小来改变电机的扭矩、速度等参数.直流伺服电机的结构和普通直流电机差不多,只是直流电机为满足低惯量采用细长电枢,盘形或空心杯的,或者改成了永磁电机,是最理想的调速系统,这就导致直流伺服电机比拟容易实现调速,限制精度较高.缺点是直流伺服电机有碳刷,容易造成电机的磨损,而且维护本钱高操作麻烦.交流伺服电机：是交流电机的一种,通过伺服驱动器的矢量限制理论限制电机的扭矩,速度、位置等等,交流伺服电机的转子电阻一般很大,这样可以预防自转,当限制电压消失后,由于有励磁电压,此时的交流伺服电机中会有脉振磁动势,交流伺服就是是一种带编码器的同步电机,效果比直流伺服稍微差一点,但维护方便.缺点是价格高、精度没直流的好!推荐使用交流伺服电机, 直流伺服电机太热,限制精度不好,使用寿命短.永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比拟,主要优点有：⑴无电刷和换向器,因此工作可靠,对维护和保养要求低.⑵定子绕组散热比拟方便.⑶ 惯量小,易于提升系统的快速性波纹管联轴器.⑷适应于高速大力矩工作状态. ⑸同功率下有较小的体积和重量.八、步进电机。
永磁同步电机分类
永磁同步电机分类永磁同步电机是一种应用广泛的电机，其具有高效、高性能、小体积等优点，在工业生产中得到了广泛的应用。
根据不同的分类标准，永磁同步电机可以分为多种类型。
本文将从不同的角度出发，对永磁同步电机的分类进行详细介绍。
一、按转子结构分类1. 内转子型永磁同步电机内转子型永磁同步电机是指转子部分位于定子内部的一类永磁同步电机。
其结构简单紧凑，适用于需求高速运转和小型化设计的场合。
内转子型永磁同步电机可以进一步分为两类：表面贴装型和内嵌式。
表面贴装型内转子型永磁同步电机采用铜箔线圈直接贴在铁芯上，然后再通过压制或注塑成型。
这种结构具有良好的散热性能和较高的效率。
内嵌式内转子型永磁同步电机则是将铜线圈和铁芯组合成一个整体，再将整个转子嵌入定子中。
这种结构具有较强的韧性和可靠性。
2. 外转子型永磁同步电机外转子型永磁同步电机是指转子部分位于定子外部的一类永磁同步电机。
其结构相对复杂，适用于需要大功率输出和高扭矩的场合。
外转子型永磁同步电机可以进一步分为两类：铁芯式和铝壳式。
铁芯式外转子型永磁同步电机采用铜线圈绕制在铁芯上，然后再通过压制或注塑成型。
这种结构具有良好的散热性能和较高的效率。
铝壳式外转子型永磁同步电机则是将铜线圈和铝合金壳体组合成一个整体，再将整个转子安装在轴上。
这种结构具有较强的韧性和可靠性。
二、按控制方式分类1. 伺服控制型永磁同步电机伺服控制型永磁同步电机是指通过控制器对电机进行精确控制，实现精准位置、速度、力量等参数的调节。
这种类型的永磁同步电机广泛应用于工业生产中需要高精度控制的场合，如自动化生产线、机器人等。
2. 变频控制型永磁同步电机变频控制型永磁同步电机是指通过变频器对电机进行调速控制，实现不同转速和功率输出的需求。
这种类型的永磁同步电机广泛应用于工业生产中需要调节转速的场合，如风力发电、水泵等。
三、按永磁材料分类1. NdFeB型永磁同步电机NdFeB型永磁同步电机是指采用钕铁硼材料作为永磁体的一类电机。
电励磁同步电机缩写
电励磁同步电机缩写
电励磁同步电机，是一种高效、可靠的电动机。
它的缩写为DLSM （Direct-Driven Linear Synchronous Motor）。
DLSM是一种直接驱动的线性同步电机，与传统的旋转式电机不同，它可以直接将电能转化为机械能，实现直线运动。
DLSM采用电励磁技术，即通过电流激励磁体产生磁场，从而实现电机的运动。
与传统的永磁同步电机相比，DLSM的磁场可以根据需要进行调整，使其具有更大的灵活性和适应性。
DLSM具有许多优点。
首先，它的能源利用率高，能够将电能转化为机械能的效率接近100%。
其次，DLSM的结构简单，不需要传统旋转式电机中的机械传动装置，减少了能量损耗和故障率。
此外，DLSM的响应速度快，启动和停止都非常迅速，适用于对速度要求较高的应用场景。
DLSM在许多领域都有广泛的应用。
在工业自动化中，DLSM可以用于控制机器人的运动。
在交通运输领域，DLSM可以应用于高速列车的驱动系统，提高列车的运行速度和运行稳定性。
此外，DLSM 还可以应用于医疗设备、航空航天等领域。
DLSM虽然有着诸多优点，但也存在一些挑战。
首先，DLSM的制造成本相对较高，限制了其在大规模应用中的推广。
其次，DLSM的控制系统复杂，需要精确的控制算法和高性能的控制器。
此外，
DLSM在长时间运行过程中，可能会产生热量，需要进行散热处理。
总的来说，DLSM作为一种高效、可靠的电动机，具有广泛的应用前景。
随着科技的发展和制造技术的进步，相信DLSM在未来会在各个领域得到更广泛的应用，并为人类带来更多便利和效益。
常用同步电动机
移量小、并要求精确、均匀。这就要求步 进电动机步距角小、步距精度高、不丢步 或失步。 （4）输出转矩大，可直接带动负载。
第50页/共80页
指令
微电脑及电源
步进电动机
控制电脉冲
机床工作台 传动齿轮
丝杠
第51页/共80页
二、步进电动机的工作
原理
以三相反应式步进电机为例
6b
B
C
V1b
V6b
→ 控 制 电 子 开 晶体管控制电路
关中
转子位置传感器
晶体管的通断 第26页/共80页 →
１23..→V2e51.m导V导=通3T导通，m，通→B，a→转→过B1Ba20再a0与→转TBe过mf=垂T1m2直00
→Tem=Tm V2
V1
0
V1
IA
IA
Bf
V4 IB
组成：定子有六个磁极，每两 对应的磁
极绕有一相绕组A 。转子有四个
均匀分布 C’
1 B’
的齿，齿宽与2 定子4 磁极极靴宽
度相等。 ’ B
C 3
A’
第52页/共80页
1.三相单三拍运行方
单：每次只式有一相绕组通电。
三拍：三次切换为脉冲的一次循 环。
A相通电：磁力线总是力图走磁 A 阻最小的路 1
C’ B’
U U N，f fN，P2 c Im f (I f )
假设：（1）不计Pcu，PFe，Pm，
（2）（隐极机 X d X q X t
P1
）
Pem
mUI cosm
m
E0U Xt
sin m
c
E0 sin m c及I cosm c
同步电动机的基本理论
THANKS
感谢观看
低能耗和碳排放。
高效能同步电动机的应用领域
高效能同步电动机广泛应用于工业自动化、电力、交通、新能源等领域。在工业自动化 领域，高效能同步电动机能够提高生产效率和降低运营成本；在电力和交通领域，高效 能同步电动机能够提高能源利用效率和减少环境污染；在新能源领域，高效能同步电动
机能够助力可再生能源的利用和发展。
同步电动机的调速与控制
调速
同步电动机的调速可以通过改变电机的输入电压或电流来实现，也可以通过改变电机的极数或频率来实现。
控制
同步电动机的控制可以通过控制系统来实现，控制系统可以根据实际需求对电机的运行状态进行实时监测和控制， 以保证电机的正常运行。
同步电动机的故障诊断与处理
故障诊断
同步电动机的故障诊断可以通过监测电机的运行状态和参数来实现，如电机温度、振动、声音等，一 旦发现异常，立即进行故障诊断。
同步电动机的特点
效率高
同步电动机的效率一般在90%以 上，比异步电动机高出10%左右。
调速性能好
同步电动机的转速与电源的频率成 正比，可以通过调整电源的频率来 实现调速，调速范围广，精度高。
维护方便
同步电动机的结构简单，维护方便， 使用寿命长。
同步电动机的应用场景
大型工业设备
如轧钢机、造纸机等需要大功率驱动的设备。
同步电动机的智能化控制技术
智能化控制技术
随着信息技术和人工智能的发展，智能 化控制技术成为同步电动机的重要发展 方向。通过引入传感器、控制器和优化 算法，实现同步电动机的实时监测、智 能诊断和自动控制，提高电机的运行稳 定性和可靠性。
VS
智能化控制技术的应用
智能化控制技术广泛应用于同步电动机的 控制系统中。通过智能化控制技术，可以 实现同步电动机的远程监控、故障预警和 自动修复等功能，提高电机的运行效率和 安全性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
当n<n1作异步运行时，将直流电源加入 三相转子绕组，→产生转子磁场→定子
磁场拉着转子磁场→n=n1
+
U1 V1V2 U2
W2 W1
集电环
A1 IA1A2
A1 B1 C1
V2 U2 W2
“异步”B1
IB1B2 IC1C2
C1
QS “同步”
二、三相同步电动机工作原理：
1.三相定子绕组加入三相对称交流电
q
电抗Xd大 ，转过90º时，
N
气隙大，磁阻大，
磁导小→Xq小
S
略去定子绕组电压降：定子电压平衡方 程式
凸极： U E0 jIdm Xd jIgm Xq
隐极： U E0 jIm X
Xd Xq X
d
İdM
İ
M M İqM
d轴
Ù jİqMxq
jİdMxd
q
IdM：定子相电流的直流分量。 IqM：定子相电流的交轴分量。
S
N
Bf Ba
S
n
n
N Bf
S
n Ba
Ba与Bf保持垂直→Tem=Tm Bf与Ba同方向→Tem=0 若Bf与Ba之间保持一定的夹角， 电机继续 旋转。
（二）三相永磁同步电动机 的工作原理
转子位置传感器检
测转子的实际位置
→控制电子开关中 晶体管的通断→ 磁场方向变→Tem →电机旋转。
Ud
V1 V2
I dm I sin( m m )
I gm I cos( m m )
I dm X d E0 U1 cos m I gm X q U1 sin m
Pem P1 mUI cosm mUI cos[(m m ) m ]
Pem mUI cos( m m ) cos m mUI sin( m m )sin m
1b V3 V4
V5 V6
6b
V1b
V6b
晶体管控制电路
A
nN
S
B
C
转子位置传Leabharlann 器１.V2.V3导通，→Ba与Bf垂直→Tem=Tm 2.V4.V5导通， →Ba转过1200→Tem=Tm
3.霍尔位置传感器
二、三相永磁同步电动机 的工作原理
（一）反装式直流 电机的工作原理
1.普通直流电机 的工作原理
N
n
Ba Bf
S
2.反装式直流电动机 的工作原理
根据左手定则，电枢绕组产生最大的电 磁转矩，要使电枢绕组顺时针方向转动， 电磁转矩的反作用力，迫使磁极逆时针 方向转。
N
n Bf Ba
分类：按定子三相电枢绕组所加电压波形分： 正弦波驱动和方波驱动* 方波驱动控制简单，成本低
（二）定子电枢绕组的开关控制
三相绕组接成Y或△。 由转子位置检测器决定晶体管的导通、关
断。
V1 V2
V3 V4
A
V5 V6
BC
MS 3~
MS 3~
△接法的控制方式
（三）转子位置传感器
作用：检测电动机转子的实际位置。 1.光电编码器：光学编码器或旋转编码器 （1）增量式 组成：固定在定子上的光电耦合开关
具有硬机械特性。
一、永磁同步电动机的基本结构
组成：电机本体、转子位置传感器、电
子开关
电源
控制信号 电子开关
输出
MS 3~
BQ
无刷直流电动机的外形图
系 统 图
（一）永磁同步电动机— 直流无刷电动机
定子：三相对称绕组，接成Y或△， 称为电枢绕组→产生同步旋转磁场。
转子：高磁能积的稀土磁性材料 →永磁转子。
mUI gm cos m mUIdm sin m
m UE0 Xd
sin m
mU 2 2
1 (
Xg
1 Xd
) sin 2 m
Tem
Pm
Pem 1
m UE0 1 X d
sin m
m
U2 21
(1 Xq
1 Xd
) sin 2 m
四、同步电动机的V形曲线 与功率的调整
（一）V 形曲线
U U N，f fN，P2 c Im f (I f )
重点：同步电动机的工作原理 同步电动机的起动 无刷直流电动机的结构特点 工作原理 步进电动机的工作原理 运行特性
第一节 同步电动机的 工作原理
同步电动机 n=ｎ1= 60f1/p
一、三相异步电动机的同步运行
1. 异步电动机的工作原理： n<n1→E2s→I2s→Tem n=n1→Tem=0
2. 异步电动机的同步运行：
+固定在转轴上的遮光盘 原理：有光线通过，光电管导通，
输出低电平。 无光线通过，光电管截止，输出高电平。
发光二极管（固定）
遮光盘 （旋转）
光电二极管（固定）
A相 B相 R相 （基准）
（２）绝对码式：
光电码盘的码按照 二进制读数设计。
2.旋转变压器
光电码盘易受电气 “噪声”的干扰。
旋转变压器的定子、 转子均有二相交流绕 组。
同步电动机的起动方法
1.变频起动法 起动时让f1从0逐渐增加。
2. 同 步 电 动 机 的 转 子 上 装 置 阻 尼 绕 组 （装在极靴上）
方法：异步起动后，牵入同步运行。
S1 A
B
C
S2
+ - 5~10Rrf
第二节 三相永磁同步电动机
三相永磁同步电动机：无换向器电动机
或直流无刷电动机
特点：结构简单，无机械换向器，
İM M M
İqM
I f I f2 I f1 Eo2 E01 过励
m 0
Ù jİMxt
İM M
Ė03
M İqM
I f I f3 I f1
E03 E01 欠励
m 0
I f I f1 E0 E01 I Im
m 0 cos m 1 m
调节If→P1q变→cosM (二）功率因数的调整
假设：（1）不计Pcu，PFe，Pm，
（2）（隐极机） X d X q X t
P1
Pem
mUI cosm
m
E0U Xt
sin m
c
E0 sin m c及I cosm c
根据 U E0 jIm X t
可得图示特性曲线 jİMxt
Ė02
jİMxt
Ù
Ė0
Ù
M İM
I f I f1 E0 E01 I Im
同步电机过励，
Pem2>Pem1>Pem IM
Pem2 Pem1
不稳定 cosM=1
Pem=0
向电网输送无功电流， 滞后
超前
提高功率因数。
0 欠励 If0 过励
If
五、同步电动机的起动
当转子与定子磁场相对静止时，定子磁场 才能拉着转子旋转。
S n1 Tem N
S
N
n1 N N
Tem S
S
所以同步电动机不能自行起动。
→旋转磁场
dN
2.转子永久磁铁→永久磁场 3.定子磁场拉着转子磁场旋转
n1
→三相永磁同步电动
n1
S
q
N
S
双边励磁的同步电动机两种结构
定子
定子
N n1
S
凸极转子 S
N n1
隐极转 子
N 集流环
S 集流环
凸极式
隐极式
三、同步电动机电磁功率公式
d N
凸极式（转子）
n1
当定、转子处于图示位置
n1
S
气隙小，磁阻小，