各种电机种类及应用

电机与拖动基础讨论课课题：各种电机应用现状调研

班级：13级工程机械1班

组员：李昊天张晨阳崔超钰

陈杰董亚飞潘帅

时间：2016年4月5日

指导老师：马云飞

前言 (3)

1、电机产业现状 (4)

2、电机行业格局 (4)

3、电机行业前景预测 (4)

4、电机的分类及应用概述 (5)

5、信号电机 (6)

5.1、位置信号电机 (6)

5.2、感应同步器 (6)

5.3、自整角机 (7)

5.4、速度信号电机 (7)

6、功率电动机 (8)

6.1、直流电动机 (8)

6.2、交流电机 (8)

6.3、同步电动机 (9)

6.4、异步电动机 (10)

7、控制电机 (10)

7.1伺服电机 (10)

7.2、步进电动机 (11)

7.3、力矩电动机 (12)

7.4、开关磁阻电机 (13)

7.5、无刷直流电动机 (13)

参考文献 (15)

前言

从广义上讲，电机是电能的变换装置，包括旋转电机和静止电机。旋转电机是根据电磁感应原理实现电能与机械能之间相互转换的一种能量转换装置；静止电机是根据电磁感应定律和磁势平衡原理实现电压变化的一种电磁装置，也称其为变压器。本文我们主要讨论旋转电机，旋转电机的种类很多，在现代工业领域中应用极其广泛，可以说，有电能应用的场合都会有旋转电机的身影。与内燃机和蒸汽机相比，旋转电机的运行效率要高的多；并且电能比其它能源传输更方便、费用更廉价，此外电能还具有清洁无污、容易控制等特点，所以在实际生活中和工程实践中，旋转电机的应用日益广泛。不同的电机有不同的应用场合，随着电机制造技术的不断发展和对电机工作原理研究的不断深入，目前还出现了许多新型的电机，例如，美国EAD公司研制的无槽无刷直流电动机，日本SERVO公司研制的小功率混合式步进电机，我国自行研制适用于工业机床和电动自行车上的大力矩低转速电机等。本文下面主要讨论部分电机种类及应用情况。

1、电机产业现状

目前我国电机装机总容量已达4亿多kW，年耗电量达12000亿kWh，占全国总用电量的60%，占工业用电量的80%，其中风机、水泵、压缩机的装机总容量已超过2亿kW，年耗电量达8000亿kWh，占全国总用电量的40%左右，因此电机上的节能要求极大，也是节能效果最能体现的地方。采用新型电机设计、新工艺及新材料，通过降低电磁能、热能、机械能的损耗来提高输出效率，高效节能电机比传统电机效率大约高3%-5%，目前达到2级能效指标电机的占比不足10%，因此其发展空间广阔。随着电力电子技术、计算机技术、微电子技术及控制理论的发展和应用，中小型电机应用领域日益广泛。

2、电机行业格局

电机作为机电能量转换的重要装置，是电气传动的基础部件，应用领域广泛、产品品种众多、规格繁杂，其产品特性决定该产业集中度不高、生产企业及涉及的细分行业较多，无明显的周期性、区域性、季节性特征。目前，国内微分和中小型电机的生产及配套厂家在2000家以上，已成为国民经济和国防现代化建设中不可缺少的一个基础产品。国内微分和中小型电机行业的生产厂商众多，市场竞争主要体现在产品的技术含量、价格和生产规模等方面，由于市场机制的不完善，行业的价格竞争较为激烈，已对行业的良性发展带来不利的影响。随着电机能效标识的强制执行、市场优胜劣汰作用的显化以及行业进入壁垒的进一步强化，价格竞争影响将逐步弱化。

3、电机行业前景预测

目前，中国电机占全球电机的市场份额约21.5％，这一数据随着国际经济大环境的回暖变化还会增加。而国内市场，在下一个五年规划中将较欧美市场和其他国家市场增长更快，特别是高效能电机的市场将有很大的增大空间。电机未来的趋势在2015年之后，电机需求将向IE2类标准电机转移，至于超高效率IE4类型的电机的市场占有率并不高。据预测，2015年，IE4类型的超高效电机市场份额将占5％。2014年的全球经济环境复苏已初见力度，2015 年将更加强

劲。随着这股经济回暖之风，如海工建造、船舶建造等生产建造业和国家基础建设投资的加大、军工产业的投入，及各类电器生产企业的生产复苏，电机需求将比2013年高出7％-10％。而企业为赶上国家政策扶持的“高铁”，在高效电机的使用推广上将加大投入，对比2013年，预计完成能效计划的高效电机推广率在95％以上，电机节能系统的改造有一定的突破。非工业领域的电机应用消费一直是电机产业的驱动力。汽车行业是非工业电机的主要买家，轻型车辆平均每辆汽车有30多个电动机。家电和住宅（采暖，通风和空调）产品中使用电动机的需求，例如，每年超过4.5亿冰箱和洗衣机中使用电机；每台电脑上磁盘驱动器和通风扇会使用到3-6个小电机。相比家电的增长，住宅HVAC系统有望带动电机更快的增长。经济回暖是大环境，政策是促进力，市场是原动力。 2015年，把握产业方向，结合政策指标，对于电机行业市场来说又是一个新的局面。

4、电机的分类及应用概述

众所周知，电机是传动以及控制系统中的重要组成部分，随着现代科学技术的发展，电机在实际应用中的重点已经开始从过去简单的传动向复杂的控制转移;尤其是对电机的速度、位置、转矩的精确控制。但电机根据不同的应用会有不同的设计和驱动方式，咋看下好像选型非常复杂，因此为了人们根据旋转电机的用途，进行了基本的分类。下面我们将逐步介绍电机中最有代表性、最常用、最基本的电机——控制电机和功率电机以及信号电机。

5、信号电机

5.1、位置信号电机

目前，最有代表性的位置信号电机：旋转变压器、感应同步器和自整角机。

简介：旋转变压器（resolver/transformer）是一种电磁式传感器，又称同步分解器。它是一种测量角度用的小型交流电动机，用来测量旋转物体的转轴角位移和角速度，由定子和转子组成。其中定子绕组作为变压器的原边，接受励磁电压，励磁频率通常用400、3000及5000HZ等。转子绕组作为变压器的副边，通过电磁耦合得到感应电压。

应用现状：旋转变压器是一种精密角度、位置、速度检测装置，适用于所有使用旋转编码器的旋转变压器旋转变压器场合，特别是高温、严寒、潮湿、高速、高震动等旋转编码器无法正常工作的场合。由于旋转变压器以上特点，可完全替代光电编码器，被广泛应用在伺服控制系统、机器人系统、机械工具、汽车、电力、冶金、纺织、印刷、航空航天、船舶、兵器、电子、冶金、矿山、油田、水利、化工、轻工、建筑等领域的角度、位置检测系统中。也可用于坐标变换、三角运算和角度数据传输、作为两相移相器用在角度--数字转换装置中。

5.2、感应同步器

简介：将角度或直线位移信号变换为交流电压的位移传感器，又称平面式旋转变压器。它有圆盘式和直线式两种。在高精度数字显示系统或数控闭环系统中圆盘式感应同步器用以检测角位移信号，直线式用以检测线位移。感应同步器广泛应用于高精度伺服转台、雷达天线、火炮和无线电望远镜的定位跟踪、精密数控机床以及高精度位置检测系统中。

应用现状：感应同步器已被广泛应用于大位移静态与动态测量中，例如用于三坐标测量机、程控数控机床及高精度重型机床及加工中心测量装置等。

感应同步器利用电磁耦合原理实现位移检测具有明显的优势：可靠性高，抗干扰能力强，对工作环境要求低，在没有恒温控制和环境不好的条件下能正常工作，适应于工业现场的恶劣环境；光栅传感器是依靠光电学机理实现位移量检测，其分辨率高，测量精确，安装使用方便。封闭式的光栅传感器对工作环境适应性强、光栅传感器性能价格比的提高和技术复杂性的降低使其在测长方面有比感应同步器更普遍的应用。

5.3、自整角机

简介：自整角机是利用自整步特性将转角变为交流电压或由交流电压变为转角的感应式微型电机，在伺服系统中被用作测量角度的位移传感器。自整角机还

可用以实现角度信号的远

距离传输、变换、接收和

指示。两台或多台电机通

过电路的联系，使机械上

互不相连的两根或多根转

轴自动地保持相同的转角

变化，或同步旋转。电机

的这种性能称为自整步特

性。在伺服系统中，产生

信号一方所用的自整角机

称为发送机，接收信号一

方所用自整角机称为接收机。自整角机广泛应用于冶金、航海等位置和方位同步指示系统和火炮、雷达等伺服系统中。

应用现状：自整角机还可用以实现角度信号的远距离传输、变换、接收和指示。两台或多台电机通过电路的联系，使机械上互不相连的两根或多根转轴自动地保持相同的转角变化，或同步旋转。电机的这种性能称为自整步特性。在伺服系统中，产生信号一方所用的自整角机称为发送机，接收信号一方所用自整角机称为接收机。自整角机广泛应用于冶金、航海等位置和方位同步指示系统和火炮、雷达等伺服系统中。

5.4、速度信号电机

最有代表性的速度信号电机是测速发电机，其实质上是一种将转速变换为电信号的机电磁元件，其输出电压与转速成正比。从工作原理上讲，它属于“发电机”的范畴。测速发电机在控制系统中主要作为阻尼元件、微分元件、积分元件和测速元件来使用。所以这里不做过多阐述。

6、功率电动机

6.1、直流电动机

简介：直流电动机是出现最早的电动机，大约在19世纪末，其大致可分为有换向器和无换向器两大类。直流电动机有较好的控制特性直流电动机在结构、价格、维护方面都不如交流电动机，但是由于交流电动

机的调速控制问题一直未得到很好的解决方案，而直流

电动机具有调速性能好、起动容易、能够载重起动等优

点，所以目前直流电动机的应用仍然很广泛，尤其在可

控硅直流电源出现以后。

应用现状：在生活方面，电动产品的应用数不胜数。

风扇，刮胡刀等。宾馆中的自动门、自动门锁、自动窗

帘都用到直流电机，直流电机广泛应用于飞机、坦克、

雷达等武器装备中。直流电机还广泛应用于机车牵引，如铁路机车直流牵引电机、地铁机车直流牵引电机、机车直流辅助电机、矿用机车直流牵引电机、船用直流电机等。上图为Z4系列直流电动机。

6.2、交流电机

简介：异步电动机是基于气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩而实现能量转换的一种交流电

机。异步电动机一般为系列产品，品种

规格繁多，其在所有的电动机中应用最

为广泛，需量最大；目前，在电力传动

中大约有90%的机械使用交流异步电

动机，所以，其用电量约占总电力负荷

的一半以上。

异步电动机具有结构简单，制造、

使用和维护方便，运行可靠以及质量较小，成本较低等优点。并且，异步电机有较高的运行效率和较好的工作特性，从空载到满载范围内接近恒速运行，能满足大多数工农业生产机械的传动要求。异步电动机主要广泛应用于驱动机床、水泵、鼓风机、压缩机、起重卷扬设备、矿山机械、轻工机械、农副产品加工机械等大

多数工农生产机械以及家用电器和医疗器械等。

应用现状：在异步电动机中较为常见的是单相异步电动机和三相异步电动机，其中三相异步电动机是异步电动机的主体，三相异步电动机可用于驱动各种通用机械如压缩机、水泵、破碎机、切削机床、运输机械及其他机械设备，在矿山。机械。冶金、石油、化工、电站等各种工矿企业中作原动机用。用于传动鼓风机、磨煤机、轧钢机、卷扬机的电动机应在订货时提供有关技术资料，并要签订技术协议，作为电机特殊设计的依据，以确保电动机的可靠运行。。而单相异步电动机一般用于三相电源不方便的地方，大部分是微型和小容量的电机，在家用电器中应用比较多，例如电扇、电冰箱、空调、吸尘器等。

6.3、同步电动机

简介：所谓同步电动机就是在交流电的驱动下，转子与定子的旋转磁场同步运行的电动机。同步电动机的定子和异步电动机的完全一样；但其转子有“凸极式”和“隐极式”两种。凸极式转子的同步电动机结构简单、制造方便，但是机械强度较低，适用于低速运行场合；隐极式同步电动机制造工艺复杂，但机械强度高，适用于高速运行场合。同步电动机的工作特性与所有的电动机一样，同步电动机也具有“可逆行”，即它能按发电机方式运行，也可以按电动机方式运行。

应用现状：同步电动机主要用于大型机械，如鼓风机、水泵、球磨机、压缩机、轧钢机以及小型、微型仪器设备或者充当控制元件；其中三相同步电动机是

其主体。此外，还可以当调相机使用，向电网输送电感性或者电容性无功功率。

6.4、异步电动机

简介：异步电动机具有结构简单，制造、使用和维护方便，运行可靠以及质量较小，成本较低等优点。并且，异步电机有较高的运行效率和较好的工作特性，从空载到满载范围内接近恒速运行，能满足大多数工农业生产机械的传动要求。异步电动机主要广泛应用于驱动机床、水泵、鼓风机、压缩机、起重卷扬设备、矿山机械、轻工机械、农副产品加工机械等大多数工农生产机械以及家用电器和医疗器械等

应用：在异步电动机中较为常见的是单相异步电动机和三相异步电动机，其中三相异步电动机是异步电动机的主体。而单相异步电动机一般用于三相电源不方便的地方，大部分是微型和小容量的电机，在家用电器中应用比较多，例如电扇、电冰箱、空调、吸尘器等。

7、控制电机

7.1伺服电机

简介：伺服电动机广泛应用于各种控制系统中，能将输入的电压信号转换为

电机轴上的机械输出量，拖动被控制元件，从而达到控制目的。

私服电动机有直流和交流之分。直

流伺服电动机在机械特性上能够很好

的满足控制系统的要求，但是由于换向

器的存在，存在许多的不足：换向器与

电刷之间易产生火花，干扰驱动器工作，

不能应用在有可燃气体的场合；电刷和

换向器存在摩擦，会产生较大的死区；

结构复杂，维护比较困难。交流伺服电

动机本质上是一种两相异步电动机，其控制方法主要有三种：幅值控制、相位控制和幅相控制。

应用现状：

橡胶轮胎行业：轮弹簧钢丝机、铝包钢丝机、子午线轮胎钢丝机、线切割机等。

电梯行业：各种品牌电梯的主板、门机控制板、楼层显示板、光幕、电梯驱动器等。

食品行业：糖度显示仪、封口机及各种包装机；大型烤箱、电源驱动器、咖啡机等。

宾馆行业：塔顶调光器、中央空调、消防控制板、水箱控制板、电源驱动器、保龄球设备等。

服装行业：三菱高头机、上袖机、纺纱机、电脑绣花机、兄弟牌缝纫机、印花机等

纺织行业：无梭织机、疏棉机、喷气织机、精梳机、细纱机、粗纱机等。7.2、步进电动机

简介：所谓步进电动机就是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构；更通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信

号，它就驱动步进电机按设定的方向转动

一个固定的角度。

步进电动机和普通电动机的区别主要

就在于其脉冲驱动的形式，正是这个特点，

步进电动机可以和现代的数字控制技术相

结合。但步进电动机在控制精度、速度变

化范围、低速性能方面都不如传统闭环控制的直流伺服电动机；所以主要应用在精度要求不是特别高的场合。

应用现状：由于步进电动机具有结构简单、可靠性高和成本低的特点，所以步进电动机广泛应用在生产实践的各个领域；尤其是在数控机床制造领域，由于步进电动机不需要A/D转换，能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移，所以一直被认为是最理想的数控机床执行元件。除了在数控机床上的应用，步进电机也可以用在其他的机械上，比如作为自动送料机中的马达，作为通用的软盘驱动器的马达，也可以应用在打印机和绘图仪中。也多应用于工业机器手、包装机械、矿井提升、汽车测试等。

7.3、力矩电动机

简介：所谓的力矩电动机是一种扁平型多极永磁直流电动机。其电枢有较多的槽数、换向片数和串联导体数，以降低转矩脉动和转速脉动。力矩电动机有直

流力矩电动机和交流力矩电

动机两种。其中，直流力

矩电动机的自感电抗很小，所

以响应性很好；其输出力矩与

输入电流成正比，与转子的速

度和位置无关；它可以在接近

堵转状态下直接和负载连接

低速运行而不用齿轮减速，所

以在负载的轴上能产生很高

的力矩对惯性比，并能消除由

于使用减速齿轮而产生的系统误差。

应用现状：交流力矩电动机又可以分为同步和异步两种，目前常用的是鼠笼型异步力矩电动机，它具有低转速和大力矩的特点。一般地，在纺织工业中经常使用交流力矩电动机，其工作原理和结构和单相异步电动机的相同，但是由于鼠笼型转子的电阻较大，所以其机械特性较软。

7.4、开关磁阻电机

简介：开关磁阻电动机是一种新型调速电动机，结构极其简单且坚固，成本低，调速性能优异，是传统控制电动机强有力竞争者，具有强大的市场潜力。

应用：

于龙门刨床应用特点

1）可比其他驱动方式节电30-70% 2)启动电流小，对电网无冲击 3)启动转矩大，适合重载起动 4)制动转矩大，换向时越位小

于锻压机床应用特点

1)简化传动机械结构，减小体积；2)可比传统传动方式节电30%以上；3)滑块速度和形成次数无级调整；4)伺服控制，可在一个行程内精确变化转速；

于纺织机械应用特点 1)能频繁迅速的实现起动、制动及正、反向运行； 2)在一个工作行程中，可根据加工的要求平稳的变换速度；系统具有良好的负载特性； 3) 控制器能保证电机在任何运动状态下转向变换时冲击电流在允许值内；

还可应用于造纸机、球磨机、风机、压缩机、抽油机等

7.5、无刷直流电动机

简介：无刷直流电机（BLDCM）是在有刷直流电动机的基础上发展来的，但它的驱动电流是不折不扣的交流。无刷直流电机为了减少转动惯量，通常采用“细长”的结构。无刷直流电机在重量和体积上要比有刷直流电机小的多，相应的转动惯量可以减少40%—50%左右。由于永磁材料的加工问题，致使无刷直流电机一般的容量都在100kW以下。这种电动机的机械特性和调节特性的线性度好，调速范围广，寿命长，维护方便噪声小，不存在因电刷而引起的一系列问题，所以这种电动机在控制系统中有很大的应用潜力。

应用现状：无刷直流电机的应用十分广泛，如汽车、工具、工业工控、自动

化以及航空航天等等。总的来说，无刷直流电机可以分为以下三种主要用途：持续负载应用：主要是需要一定转速但是对转速精度要求不高的领域，比如风扇、抽水机、吹风机等一类的应用，这类应用成本较低且多为开环控制。

可变负载应用：主要是转速需要在某个范围内变化的应用，对电机转速特性和动态响应时间特性有更高的需求。如家用器具中的、甩干机和压缩机就是很好的例子，汽车工业领域中的油泵控制、电控制器、发动机控制等，这类应用的系统成本相对更高些。

定位应用：大多数工业控制和自动控制方面的应用属于这个类别，这类应用中往往会完成能量的输送，所以对转速的动态响应和转矩有特别的要求，对控制器的要求也较高。测速时可能会用上光电和一些同步设备。过程控制、机械控制和运输控制等很多都属于这类应用。

实用性新型无刷电机是与电子技术、微电子技术、数字技术、自控技术以及材料科学等发展紧密联系的。它不仅限于交直流领域，还涉及电动、发电的能量转换和信号传感等领域。在电机领域中新型无刷电机的品种是较多的，但性能优良的无刷电机因受到价格的限制，其应用还不十分广泛。

图为用霍耳元件作为转子位置检测元件的小型晶体管无刷直流电动机

参考文献

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电机分类结构和原理

电机知识学习总结 1基本知识介绍 1.1直流、单相交流、三相交流 1.2交流下有“同步和异步”的区别同步异步指的是转子转速与定子旋转磁场转速是同步（相同）还是异步（滞后），因而只有交流能产生旋转磁场，只有交流电机有同步异步的概念。同步电机——原理：靠“磁场总是沿着磁路最短的方向上走”实现转子磁极与定子旋转磁场磁极逐一对应，转子磁极转速与旋转磁场转速相同。特点：同步电机无论作为电动机还是发电机使用，其转速与交流电频率之间将严格不变。同步电机转速恒定，不受负载变化影响。异步电机——原理：靠感应来实现运动，定子旋转磁场切割鼠笼，使鼠笼产生感应电流，感应电流受力使转子旋转。转子转速与定子旋转磁场转速必须有转速差才能形成磁场切割鼠笼，产生感应电流。区别：（1）同步电机可以发出无功功率，也可以吸收；异步电机只能吸收无功。（2）同步电机的转速与交流工频50Hz电源同步，即2极电机3000转、4极1500、6极1000等。异步电机的转速则稍微滞后，即2极2880、4极1440、6极960等。（3）同步电动机的电流在相位上是超前于电压的，即同步电动机是一个容性负载。同步电动机可以用以改进供电系统的功率因素。同步电机无法直接启动：刚通电一瞬间，通入直流电的转子励磁绕组是静止的，转子磁极静止；定子磁场立即具有高速。假设此瞬间正好定子磁极与转子磁极一一对应吸引，在定子磁极在极短的时间内旋转半周的时间之内，会对转子产生吸引力，半周之后将会产生排斥力。由于转子有转动惯量，转子不会转动起来，而是在接近于0的速度下左右震动。因此同步电机需要鼠笼绕组启动。转速差使其产生感应电流，而感应电流具有减小转速差的特性（四根金属棒搭成井形，内部磁场变密会减小面积，变疏会增加面积，阻止其变化趋势），因而会使转子转动起来，直到感应电流与转速差平衡（没有电流就不会有力，因而不会消除转速差，猜测与旋转阻力有关）。 1.3永磁、电磁、感磁（构成定子、转子）永磁——永磁铁电磁——通电线圈感磁——无电闭合绕组、鼠笼永磁和电磁大多数情况下可以互换，感磁需要有旋转磁场的场合才能用，在三相同步电机中经常作为启动与电磁/永磁共用于转子。 1.4有刷无刷电机有刷和无刷对电机结构影响很大，刷指的是转子通电时的电刷换向器、或者滑环。

直流电动机分类

直流电动机分类直流电动机按结构及工作原理可划分：（1）无刷直流电动机和（2）有刷直流电动机。（1）无刷直流电动机：无刷直流电动机是将普通直流电动机的定子与转子进行了互换。其转子为永久磁铁产生气隙磁通：定子为电枢，由多相绕组组成。在结构上，它与永磁同步电动机类似。无刷直流电动机定子的结构与普通的同步电动机或感应电动机相同．在铁芯中嵌入多相绕组(三相、四相、五相不等)．绕组可接成星形或三角形，并分别与逆变器的各功率管相连，以便进行合理换相。转子多采用钐钴或钕铁硼等高矫顽力、高剩磁密度的稀土料，由于磁极中磁性材料所放位置的不同．可以分为表面式磁极、嵌入式磁极和环形磁极。由于电动机本体为永磁电机，所以习惯上把无刷直流电动机也叫做永磁无刷直流电动机。（2）有刷直流电动机可划分：（2、1）永磁直流电动机和（2、2）电磁直流电动机。（2、1）永磁直流电动机划分：稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。（2、1、1）稀土永磁直流电动机：体积小且性能更好，但价格昂贵，主要用于航天、计算机、井下仪器等。

（2、1、2）铁氧体永磁直流电动机：由铁氧体材料制成的磁极体,廉价，且性能良好，广泛用于家用电器、汽车、玩具、电动工具等领域。（2、1、3）铝镍钴永磁直流电动机：需要消耗大量的贵重金属、价格较高，但对高温的适应性好，用于环境温度较高或对电动机的温度稳定性要求较高的场合。（2、2）电磁直流电动机划分：串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。（2、2、1）串励直流电动机：电流串联，分流，励磁绕组是和电枢串联的，所以这种电动机内磁场随着电枢电流的改变有显著的变化。为了使励磁绕组中不致引起大的损耗和电压降，励磁绕组的电阻越小越好，所以直流串励电动机通常用较粗的导线绕成，他的匝数较少。（2、2、2）并励直流电动机：并励直流电机的励磁绕组与电枢绕组相并联，作为并励发电机来说，是电机本身发出来的端电压为励磁绕组供电；作为并励电动机来说，励磁绕组与电枢共用同一电源，从性能上讲与他励直流电动机相同。（2、2、3）他励直流电动机：励磁绕组与电枢没有电的联系，励磁电路是由另外直流电源供给的。因此励磁电流不受电枢端电压或电枢电流的影响。

无刷直流电机工作原理详解

无刷直流电机工作原理详解日期: 2014-05-28 / 作者: admin / 分类: 技术文章 1. 简介本文要介绍电机种类中发展快速且应用广泛的无刷直流电机（以下简称BLDC）。BLDC被广泛的用于日常生活用具、汽车工业、航空、消费电子、医学电子、工业自动化等装置和仪表。顾名思义，BLDC不使用机械结构的换向电刷而直接使用电子换向器，在使用中BLDC相比有刷电机有许多的优点，比如：能获得更好的扭矩转速特性；高速动态响应；高效率；长寿命；低噪声；高转速。另外，BLDC更优的扭矩和外形尺寸比使得它更适合用于对电机自身重量和大小比较敏感的场合。 2. BLDC结构和基本工作原理 BLDC属于同步电机的一种，这就意味着它的定子产生的磁场和转子产生的磁场是同频率的，所以BLDC并不会产生普通感应电机的频差现象。BLDC中又有单相、2相和3相电机的区别，相类型的不同决定其定子线圈绕组的多少。在这里我们将集中讨论的是应用最为广泛的3相BLDC。 2.1 定子 BLDC定子是由许多硅钢片经过叠压和轴向冲压而成，每个冲槽内都有一定的线圈组成了绕组，可以参见图2.1.1。从传统意义上讲，BLDC的定子和感应电机的定子有点类似，不过在定子绕组的分布上有一定的差别。大多数的BLDC定子有3个呈星行排列的绕组，每个绕组又由许多内部结合的钢片按照一定的方式组成，偶数个绕组分布在定子的周围组成了偶数个磁极。

BLDC的定子绕组可以分为梯形和正弦两种绕组，它们的根本区别在于由于绕组的不同连接方式使它们产生的反电动势（反电动势的相关介绍请参加EMF一节）不同，分别呈现梯形和正弦波形，故用此命名了。梯形和正弦绕组产生的反电动势的波形图如图2.1.2和图 2.1.3所示。

电动机分类及介绍

电动机分类及介绍电动机是一种旋转式电动机器，它将电能改动为机械能，它首要包含一个用以发作磁场的电磁铁绕组或散布的定子绕组和一个旋转电枢或转子。在定子绕组旋转磁场的效果下，其在电枢鼠笼式铝框中有电流转过并受磁场的效果而使其翻滚。这些机器中有些类型可作电动机用，也可作发电机用。它是将电能改动为机械能的一种机器。通常电动机的作功有些作旋转运动，这种电动机称为转子电动机;也有作直线运动的，称为直线电动机。以下为电动机的各种分类。几种多见电动机介绍直流电动机将直流电能改换为机械能的电动机。因其超卓的调速功用而在电力拖动中得到广泛运用。直流电动机按励磁办法分为永磁、他励和自励3类,其间自励又分为并励、串励和复励3种。沟通电动机将沟通电的电能改动为机械能的一种机器。沟通电动机首要由一个用以发作磁场的电磁铁绕组或散布的定子绕组和一个旋转电枢或转子构成。电动机运用通电线圈在磁场中受力翻滚的景象而制成的。沟通电动机由定子和转子构成，并且定子和转子是选用同一电源，所以定子和转子中电流的方向改动老是同步的。沟通电动机即是运用这个原理而作业的。三相电动机三相电机是指当电机的三相定子绕组(各相差120度电视点)，通入三相

沟通电后，将发作一个旋转磁场，该旋转磁场切开转子绕组，然后在转子绕组中发作感应电流(转子绕组是闭合通路)，载流的转子导体在定子旋转磁场效果下将发作电磁力，然后在电机转轴上构成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。三相异步电动机的三相定子绕组每相绕组都有两个引出线头，总共六个引出线头，别离以U1、U2;V1、V2;W1、W2标明。这六个引出线头引进电机接线盒的接线柱上。单相电动机单相电机通常是指用单相沟通电源(AC220V)供电的小功率单相异步电动机。单相异步电动机通常在定子上有两相绕组，转子是通常鼠笼型的。两相绕组在定子上的散布以及供电状况的纷歧样，能够发作纷歧样的起动特性和作业特性。下图是带正回转开关的接线图，通常这种电机的起动绕组与作业绕组的电阻值是相同的，即是说电机的起动绕组与作业绕组是线径与线圈数完全一同的。通常洗衣机用得到这种电机。这种正回转操控办法简略，不必杂乱的改换开关。步进电动机步进电动机又称脉冲电机，是数字操控体系中的一种首要的施行元件，它是将电脉冲信号改换成转角或转速的施行电动机，其角位移量与输入电脉冲数成正比;其转速与电脉冲的频率成正比。在负载才调方案内，这些联络将不受电源电压、负载、环境、温度等要素的影响，还可在很宽的方案内完毕调速，活络主张、制动和回转。伺服电动

电机的种类及其介绍

电机及电机学概念（electric machine and electric machine theory concept）电机定义：是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。电动机也称电机（俗称马达），在电路中用字母"M"（旧标准用"D"）表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。电动机的种类 1．按工作电源分类根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。 2．按结构及工作原理分类电动机按结构及工作原理可分为直流电动机，异步电动机和同步电动机。同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同布电动机。异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机又分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机又分为稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。 3．按起动与运行方式分类电动机按起动与运行方式可分为电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。 4．按用途分类电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。驱动用电动机又分为电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其它通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。 5．按转子的结构分类电动机按转子的结构可分为笼型感应电动机（旧标准称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线型异步电动机）。 6．按运转速度分类电动机按运转速度可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。

常见电动机分类及原理

一、原理 1、基本原理：通电导线在磁场中会受到力的作用。 2、方向判定：力左电右：左手定则，摊开左手，使大拇指与其余四指垂直且在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，则大拇指所指为导体受力方向；右手定则，摊开右手，使大拇指与其余四指垂直且在同一平面内，让大拇指指向导体运动方向，则其余四指所指为感应电流方向。二、分类 1、按工作电源分类：直流电动机交流电动机：单相交流电动机、三相交流电动机 2、按结构原理分类：异步电动机同步电动机（转子转速与磁场转速是否同步） 3、按用途分类：驱动用电动机控制用电动机：步进电动机（开环控制）、伺服电动机（闭环控制，更精确） 4、按转子结构分类：鼠笼型电动机绕线型电动机三、直流电动机 1、分类 A、按励磁方式（主磁场）：永磁励磁电动机电磁励磁电动机：他励，主绕组与电枢绕组分别供电自励：并励，串励，复励 B、按有无电刷：有刷直流电动机无刷直流电动机：永磁体转动，不同于有刷的机械换向，无刷采用电子换向，控制器件通过控制输入定子线圈中的电流来产生旋转磁场。 2、原理：有刷直流电动机产品转子结构图

四、单相交流电动机 1、分类：分类口诀：单相电机分三种，分类方式看起动分相起动第一种，分相又分电阻和电容电容裂相分三类，起动、运行、双电容罩极起动第二种，凸极隐极两类型串励起动第三种，交流直流都可用 2、电容分相起动单相电机：定子中有主副两根绕组，主绕组较粗，电阻一般为几欧，副绕组较细，电阻一般十几欧到几十欧。主绕组与副绕组在空间上呈九十度，且因为负绕组支路

中电容的作用，两绕组上的电流在相位上相差九十度，以此来产生一个旋转磁场起动电机。转子为鼠笼式。结构图电路图不断开是为了提高功率因数，增加转矩，但最佳运行电容往往不是最佳起动电容，所以有下面的双电容形式。

电动机的分类

摘要：电机：也称电动机（俗称马达），是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。电动机被广泛应用的推动力来自直流电动机的问世，在1870年时比利时的工程师格拉姆发明了这种实用机械，并把它大量制造出来，而后还不断的对电动机的效率进行提高。电动机的另一个研究单位德国西门子也在努力研究，几乎也是在格拉姆成功的同一时间，西门子推出了电机车，这个不烧油的车在柏林工业展览会上获得一片喝彩声。交流电动机的发明是由美国发明家特斯拉完成的，最早的交流电动机根据电磁感应原理设计，结构比起直流电动机更为简单，同时也比起只能使用在电车上的直流电动机用途更广泛，它的发明让电动机真正进入了家庭电器领域。交流电动机问世之后，同步电动机、串激电动机、交流换向器电动机等也逐步被人们发明出来，并投入实际的生产，为人们的生活提供更多便利。电动机的发明和应用对人类来说具有极大的意义，可以说它为人类生活带来了翻天覆地的变化。关键字：电动机分类原理应用第一章电动机的分类 1.1 电动机的分类电动机按工作电源种类划分：可分为直流电机和交流电机。直流电动机按结构及工作原理可划分：无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可划分：永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机划分：串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机划分：稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。其中交流电机还可分：同步电机和异步电机。同步电机可划分：永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。异步电机可划分：感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机可划分：三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。交流换向器电动机可划分：单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。如图一

电机种类性能及特点比较

各种电机列表比较电机分类构造工作原理起动反转调速机械特性及应用励磁方式三相异步电动机1、定子：定子铁芯、定子绕组、机座。 2、转子：转子铁芯、转子绕组、转轴。分为鼠笼式转子和绕线式转子。（绕线式转子绕组接成Y 型；可将附加电阻入转子电路，改善起动性能和调节转速。）通入三相异步电动机定子绕组的三相电流共同产生合成磁场，该磁场随着电流的交变在空间不断地旋转，故称为旋转磁场。旋转磁场切割转子导体，产生感应电动势，进而在闭合导体中产生电流，转子导体电流与旋转磁场相互作用产生电磁转矩而使转子旋转。 1、直接起动：在供电变压器容量较大，电动机容量较小（额定功率在7.5kW以下）时，三相异步电动机可以直接起动。常使用的电器有:组合开关 (刀开关)、熔断器、交流接触器、热继电器和按钮等。组合开关多用于电源的引入。 2、鼠笼式三相异步电动机降压起动：当鼠笼式三相异步电动机容量较大，而电源容量不够大时，为了限制起动电流，避免电网电压显著下降，需采用降压起动，降压起动只适用于空载与轻载起动。如采用星形一三角形起动或自耦变压器降压起动。（如果电动机在工作时其定子绕组为三角形联接方式，那么在起动时把它联成星形，等到转速接近额定值时再改接成三角形，就是 Y-△起动。）；自耦变压器起动适用于⑴、正常运行定子连成星形；⑵、容量较大；⑶、较大起动转矩； 3、绕线式三相异步电动机常采用转子回路串接变电阻起动或转子回路串接频敏变阻器起动。只要将接到电源的任意二根线对调即可。有两种控制电路：1、触头联锁电路；2、复式按钮和触头联锁电路； n=60f／P（1-S）三种调速方案：改变电源频率f、改变绕组磁极对数P以及改变转差率S。其中改变电源频率调速其调速范围宽，技术成熟，具体方法有：变频机组、交一直一交变频和交一交变频。改变转差率S的调速方法只能在绕线式转子电动机中使用。在转子回路中串接附加电阻。当负载在空载与额定值之间变化时，电动机的转速变化不大，称为硬机械特性。非常适用于一般金属切削机床。（一）、额定转矩；电动机在额定负载时的转矩，它可从电动机铭牌上的额定功率（输出机械功率）和额定转速求得，即 TN=9550×PN/nN（N?m）；（二）最大转矩T max 从机械特性曲线上看，转矩有一个最大值，称为最大转矩或临界转矩T max。当负载转矩超过最大转矩时，电动机将发生所谓“闷车”现象。因此，最大转矩也表示电动机短时允许过载能力。电动机的额定转矩T N要比T max 小，两者之比称为过载系数λ，即一般三相异步电动机的过载系数为1.6～2.5。在选用电动机时，必须考虑可能出现的最大负载转矩。然后根据所选电动机的过载系数算出电动机的最大转矩，其值必须大于最大负载转矩。否则就要重选电动机。（三）起动转矩T Q 电动机刚起动（n = 0 ,S = 1）时的转矩称起动转矩。在刚起动时，转子电流比较大，但起动转矩实际上并不大，它与额定转矩之比约为 1.0 ～ 2.0。一般机床的主电动机都是空载起动，对起动转矩没有什么要求。但对于诸如起重用的电动机，因为是在带负载的情况下起动，因此应采用起动转矩

电机的基本常识及分类

电机电机泛指能使机械能转化为电能、电能转化为机械能的一切机器。特指发电机、电能机、电动机。是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。电动机也称（俗称马达），在电路中用字母“M”（旧标准用“D”）表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。基本介绍电机是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。电机也称电机（俗称马达），在电路中用字母“M”（旧标准用“D”）表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。主要分类分类概述 1、按工作电源种类划分：可分为直流电机和交流电机。 1）直流电动机按结构及工作原理可划分：无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可划分：永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机划分：串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机划分：稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。 2）其中交流电机还可划分：单相电机和三相电机。 2、按结构和工作原理可划分：可分为直流电动机、异步电动机、同步电动机。 1）同步电机可划分：永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。 2）异步电机可划分：感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机可划分：三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。交流换向器电动机可划分：单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。 3、按起动与运行方式可划分：电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。 4、按用途可划分：驱动用电动机和控制用电动机。 1）驱动用电动机可划分：电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其它通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。 2）控制用电动机又划分：步进电动机和伺服电动机等。

电动机类型的选择

电动机类型的选择选择电动机类型时，首先考虑的是电动机的性能应能全面满足被驱动机械负载的要求，如启动性能、正反转运行、调速性能、过载能力等。在这个前提下，优先选用结构简单、运行可靠、维护方便、价格便宜的电动机。一般情况下，对于不需要调速或对调速要求不高的生产机械，可优先选用笼型三相感应电动机。这时应充分考虑电动机的启动容量与电源容量的对应关系。普通笼型电动机的启动转矩不大，特别是采用降压启动时，只适用于空载或轻载启动的场合，例如，风机、泵类负载等。高启动转矩的笼型电动机（深槽式、双笼式）可应用于重载启动的生产机械，如压缩机、皮带运输机等。对于需要有级调速的生产机械，可选用变级多速笼型电动机，如电梯、机床等。对于带有飞轮的冲击性负载，则应选用高转差率笼型电动机，如冲压机床、锻压机床等。对于启动、制动转矩要求较大，需要频繁启动、制动，并且需要调速的生产机械，可选用绕线型感应电动机，如起重机、升降机、轧钢机、压缩机等。对于容量较大且不需要调速的生产机械，应优先选用同步电动机，让同步电动机运行于过励状态，还可以改善电网的功率因数。对于要求在宽广范围内平滑调速或要求准确位置控制的生产机械，可选用他励（并励）直流低压电机电动机。如数控机床、龙门刨床、轧钢机、印刷机、造纸机等。对于要求软机械特性、高启动转矩的生产机械，如电车、蓄电池车、电力机车等，可选用串励或复励直流电动机。直流电动机有电刷和换向器，维护工作量较大，价格也比感应电动机要贵些。有爆炸性危险的场所应选用具有防爆结构的电动机。有爆炸性危险的场所称为危险场所，危险场所分为若干等级，不同等级的危险场所应选用不同类型的防爆电动机。化工等场合，对于防爆电动机的结构及其适用的危险场所，国家标准中均有严格的详细规定，选用电动机时应格外谨慎从事。电动机的冷却方法主要是指电动机冷却回路的布置方式、冷却介质的形式以及冷却介质的推动方法等。一般用途电动机用空气作为冷却介质，采用机壳表面冷却方式，初、次级冷却介质的推动方法均采用自循环。因此电动机的体积小、重量轻、价格便宜，在无爆炸性危险的场合，可优先选择一般用途电动机按电动机的结构及安装型式，可分为卧式安装和立式安装两种，它们又分为端盖无凸缘和端盖有凸缘两种型式。一般情况下大多采用卧式安装，特殊情况下才考虑采用立式安装。立式和有凸缘安装的电动机价格较贵。轴伸是电动机转子与机械负载连接，从而传递转矩和转速并输出机械功率的部分，有单轴伸、双轴伸、圆柱形轴伸、圆锥形轴伸等型.

86系列步进电机的种类和特点

电机招聘专家何为步进电机步进电机是一种专门用于位置和速度精确控制的特种电机。步进电机的最大特点是其“数字性”，对于控制器发过来的每一个脉冲信号，步进电机在其驱动器的推动下运转一个固定角度(简称一步)，如下图所示。如接收到一串脉冲步进电机将连续运转一段相应距离。同时可通过控制脉冲频率，直接对电机转速进行控制。由于步进电机工作原理易学易用，成本低(相对于伺服)、电机和驱动器不易损坏，非常适合于微电脑和单片机控制，因此近年来在各行各业的控制设备中获得了越来越广泛的应用。步进电机的种类和特点步进电机在构造上有三种主要类型：反应式(Variable Reluctance，VR)、永磁式(Permanent Magnet,PM)和混合式(Hybrid Stepping,HS)。反应式定子上有绕组、转子由软磁材料组成。结构简单、成本低、步距角小，可达1.2°、但动态性能差、效率低、发热大，可靠性难保证。永磁式永磁式步进电机的转子用永磁材料制成，转子的极数与定子的极数相同。其特点是动态性能好、输出力矩大，但这种电机精度差，步矩角大(一般为7.5°或15°)。混合式混合式步进电机综合了反应式和永磁式的优点，其定子上有多相绕组、转子上采用永磁材料，转子和定子上均有多个小齿以提高步矩精度。其特点是输出力矩大、动态性能好，步距角小，但结构复杂、成本相对较高。按定子上绕组来分，共有二相、三相和五相等系列。最受欢迎的是两相混合式步进电机，约占97%以上的市场份额，其原因是性价比高，配上细分驱动器后效果良好。该种电机的基本步距角为1.8°/步，配上半步驱动器后，步距角减少为0.9°，配上细分驱动器后其步距角可细分达256倍(0.007°/微步)。由于摩擦力和制造精度等原因，实际控制精度略低。同一步进电机可配不同细分的驱动器以改变精度和效果。

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。而异步电机则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，成本高，但由于单相电源方便，且调速方便，因此广泛用于电动工具、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，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控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馈信号，用来控制和调整转速；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；

步进电机的种类、结构及工作原理

步进电机的种类、结构及工作原理步进式伺服驱动系统是典型的开环控制系统。在此系统中，执行元件是步进电机。它受驱动控制线路的控制，将代表进给脉冲的电平信号直接变换为具有一定方向、大小和速度的机械转角位移，并通过齿轮和丝杠带动工作台移动。由于该系统没有反馈检测环节，它的精度较差，速度也受到步进电机性能的限制。但它的结构和控制简单、容易调整，故在速度和精度要求不太高的场合具有一定的使用价值。 1.步进电机的种类步进电机的分类方式很多，常见的分类方式有按产生力矩的原理、按输出力矩的大小以及按定子和转子的数量进行分类等。根据不同的分类方式，可将步进电机分为多种类型，如表5-1所示。表5-1 步进电机的分类 2.步进电机的结构

目前，我国使用的步进电机多为反应式步进电机。在反应式步进电机中，有轴向分相和径向分相两种，如表5--1所述。图5--2是一典型的单定子、径向分相、反应式伺服步进电机的结构原理图。它与普通电机一样，分为定子和转子两部分，其中定子又分为定子铁心和定子绕组。定子铁心由电工钢片叠压而成，其形状如图中所示。定子绕组是绕置在定子铁心6个均匀分布的齿上的线圈，在直径方向上相对的两个齿上的线圈串联在一起，构成一相控制绕组。图5--2所示的步进电机可构成三相控制绕组，故也称三相步进电机。若任一相绕组通电，便形成一组定子磁极，其方向即图中所示的NS极。在定子的每个磁极上，即定子铁心上的每个齿上又开了5个小齿，齿槽等宽，齿间夹角为9°，转子上没有绕组，只有均匀分布的40个小齿，齿槽也是等宽的，齿间夹角也是9°，与磁极上的小齿一致。此外，三相定子磁极上的小齿在空间位置上依次错开1/3齿距，如图5--3所示。当A相磁极上的小齿与转子上的小齿对齐时，B相磁极上的齿刚好超前(或滞后)转子齿1/3齿距角，C相磁极齿超前(或滞后)转子齿2/3齿距角。图5-2 单定子径向分相反应式伺服步进电机结构原理图

电动摩托车用小型电机的种类特性介绍

电动摩托车用小型电机的种类、特性报告电动机是电动摩托车的一个重要部件，目前在电动摩托车驱动领域，主要有直流电动机驱动系统、交流永磁电动机驱动系统和开关磁阻电动机驱动系统应用范围比交广泛。 1 直流电动机驱动系统 1.1 直流电机的工作原理下图为直流电动机的物理模型，N、S为定子磁极，abcd是固定在可旋转导磁圆柱体上的线圈，线圈连同导磁圆柱体称为电机的转子或电枢。线圈的首末端a、d连接到两个相互绝缘并可随电枢一同旋转的换向片上。转子线圈与外电路的连接是通过放置在换向片上固定不动的电刷进行的。换向片与电刷滑动接触。把电刷A、B接到直流电源上，电刷A接正极，电刷B接负极。此时电枢线圈中将有电流流过，根据左手定则，电枢逆时针旋转。当电枢旋转几何中性线时，F=0，电枢由于惯性继续运转。取下图所示位置，原N极性下导体ab转到S极下，受力方向从左向右，原S 极下导体cd转到N极下，

受力方向从右向左，该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩，线圈在该电磁力形成的电磁转矩作用下继续逆时针方向旋转，直流电动机在直流电源作用下转动起来。 1.2 直流电机的数学方程 1.2.1 电枢中感应电动势电枢中通入直流电流后，产生电磁转矩，使电机在磁场中转动。而通电线圈在磁场中转动，又会在线圈中产生感应电动势E 。感应电动势为：n K E E φ= 式中，K E ——与电机结构相关的参数； Φ——电机每极磁通量，Wb ； n ——电机转速，r/min 。 1.2.2 电枢电压方程如图所示，a a R I E U += M U R a + - E

式中，U ——外接电源电压，V ； I a ——电枢电流，A ； R a ——电枢电阻，Ω。 1.2.3 电磁转矩方程式中，T ——电磁转矩，Nm ； K T ——与电机结构相关的常数。 1.3 直流电机的机械特性直流电机按照励磁方式可分为两种，永磁式和电励磁式。电磁式是由磁性材料提供磁场；电励磁式是由磁极上绕线圈，在线圈中通入直流电，来产生电磁场。根据励磁线圈和转子绕组的连接关系，励磁式的直流电机可以分为：串励电机、他励电机、并励电机、复励电机。 1.3.1 串励直流电机的机械特性串励直流电机数学模型：式中，R f ——串励绕组电阻，Ω。 K Φ——励磁系数。由此可推出：这种励磁方式的特点是：当电压U 一定时，随负载转矩的增大，n 下降很快， n T T 0

步进电机的种类和特点

步进电机的种类和特点什么是步进电机步进电机是一种专门用于位置和速度精确控制的特种电机。步进电机的最大特点是其数字性，对于控制器发过来的每一个脉冲信号，步进电机在其驱动器的推动下运转一个固定角度(简称一步)，如下图所示。如接收到一串脉冲步进电机将连续运转一段相应距离。同时可通过控制脉冲频率，直接对电机转速进行控制。由于步进电机工作原理易学易用，成本低(相对于伺服)、电机和驱动器不易损坏，非常适合于微电脑和单片机控制，因此近年来在各行各业的控制设备中获得了越来越广泛的应用。步进电机的种类和特点步进电机在构造上有三种主要类型：反应式(Variable Reluctance，VR)、永磁式(Permanent Magnet,PM)和混合式(Hybrid Stepping,HS)。反应式定子上有绕组、转子由软磁材料组成。结构简单、成本低、步距角小，可达1.2°、但动态性能差、效率低、发热大，可靠性难保证。永磁式永磁式步进电机的转子用永磁材料制成，转子的极数与定子的极数相同。其特点是动态性能好、输出力矩大，但这种电机精度差，步矩角大(一般为7.5° 或15°)。混合式混合式步进电机综合了反应式和永磁式的优点，其定子上有多相绕组、转子上采用永磁材料，转子和定子上均有多个小齿以提高步矩精度。其特点是输出力矩大、动态性能好，步距角小，但结构复杂、成本相对较高。按定子上绕组来分，共有二相、三相和五相等系列。最受欢迎的是两相混合式步进电机，约占97%以上的市场份额，其原因是性价比高，配上细分驱动器后效果良好。该种电机的基本步距角为1.8°/步，配上半步驱动器后，步距角减少为0.9°，配上细分驱动器后其步距角可细分达256 倍

各种电机的分类特点

电动机详细分类电动机应用广泛，种类繁多。我们一般的是根据电机的分类来区别电动机的应用于交易。电动机详细分类如下： 1．按工作电源种类划分：可分为直流电动机和交流电动机。直流电动机按结构及工作原理可划分：无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可划分：永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机划分：串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机划分：稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。其中交流电机还可分：单相电机和三相电机。 2．按结构和工作原理划分：可分为直流电动机、异步电动机、同步电动机。同步电动机可划分：永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。 - 异步电动机可划分：感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机可划分：三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。交流换向器电动机可划分：单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。

3．按起动与运行方式划分：电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。 4．按用途划分：驱动用电动机和控制用电动机。驱动用电动机划分：电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其它通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。控制用电动机又划分：步进电动机和伺服电动机等。 5．按转子的结构划分：笼型感应电动机（旧标准称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线型异步电动机）。 6．按运转速度划分：高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电动机等。调速电动机除可分为有级恒速电动机、无级恒速电动机、有级变速电动机和无级变速电动机外，还可分为电磁调速电动机、直流调速电动机、PWM变频调速电动机和开关磁阻调速电动机。异步电动机的转子转速总是略低于旋转磁场的同步转速。 — 同步电动机的转子转速与负载大小无关而始终保持为同步转速。各种电机的分类特点. 一）电动机的种类

电动机的种类及其优缺点

电动机的种类及其优缺点（一）目的意义为了了解电动机的种类以及根据种类及其优缺点在现实应用中更加合理经济的选择电动机。（二）电动机的划分 1.按工作电源种类划分电动机：（1）直流电动机：无刷直流电动机铝镍钴永磁直流电动机有刷直流电动机：永磁直流电动机：稀土永磁直流电动机铁氧体永磁直流电动机电磁直流电动机：串励直流电动机并励直流电动机他励直流电动机复励直流电动机（2）交流电动机：单相电动机三相电动机按结构和工作原理划分电动机：（1）直流电动机（2）异步电动机：感应电动机：单相异步电动机三相异步电动机罩极异步电动机交流换向器电动机：单向串励电动机交直流两用电动机推斥电动机（3）同步电动机：永磁同步电动机磁阻同步电动机磁滞同步电动机按启动与运行方式划分电动机：电容启动式单相异步电动机电容运转式单相异步电动机电容启动运转式单相异步电动机分项式单相异步电动机按转子的结构划分电动机：鼠笼式异步电动机

绕线型异步电动机按用途划分电动机：驱动用电动机：电动工具用电动机家用电动机通用小型机械设备用电动机控制用电动机：步进电动机伺服电动机按运转速度划分电动机：（1）低速电动机：齿轮减速电动机电磁减速电动机力矩电动机（2）高速电动机：爪极电动机（3）恒速电动机：有极恒速电动机无极恒速电动机（4）调速电动机：有极变速电动机无极变速电动机电磁调速电动机直流调速电动机 Pwm调速电动机开关磁阻调速电动机按电机结构尺寸分类，可将电机分为大型、中型、小型 1）16号机座及以上，或机座中心高大于630mm，或者定子铁心外径大于990mm的，属于大型电动机。2）11～15号机座，或机座中心高在355mm～630mm，或者定子铁心外径在560～990mm之间的，的属于中型电动机； 3）10号及以下机座，机座中心高在80mm～315mm，或者定子铁心外径在125～560mm之间的，属于小型电动机；（三）部分电动机的优缺点 1.永磁同步电动机特点：永磁同步电动机结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高，和直流电机相比它没有直流电机的换向器和电刷等缺点。和异步电动机相比，它由于不需要无功励磁电流，因而效率高，功率因数高，力矩惯量比大，定子电流和定子电阻损耗减小，且转子参数可测、控制性能好；但它与异步电机相比，也有成本高、起动困难等缺点。和普通同步电动机相比，它省去了励磁装臵，简化了结构，提高了效率。永磁同步电机矢量控制系统能够实现高精度、高动态性能、大范围的调速或定位控制，因此永磁同步电机矢量控制系统引起了国内外学者的广泛关注。 2.磁阻同步电动机

电机的种类区分和工作原理

1、什么是直流电机？答：输出或输入为直流电能的旋转电机，称为直流电机 2、什么是交流电机答：输出或输入为交流电能的旋转电机，称为交流电机。 3、什么是步进电机答：步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机分三种：永磁式（PM），反应式（VR）和混合式（HB）。永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度；反应式步进一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。在欧美等发达国家80年代已被淘汰；混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度。这种步进电机的应用最为广泛。 4、什么是伺服电机答：伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降， 1．步进电机与伺服电机从外形怎么区分最佳答案步进电机前后外形基本都是方形的；伺服电机前面外形基本也是方形的，但是最后有一个比较小一点的接近圆形的有点象盖子一样的东西（里面装旋转编码器）

2,。 DD是direct driver的简称，后面加上马达就是称为直接驱动马达的东西了。由于其输出力矩大，因此有些公司将该产品直接称为力矩伺服。与传统的马达不同，该产品的大力矩使其可以直接与运动装置连接，从而省去了诸如减速剂，齿轮箱，皮带等等连接机构，因此才会称其为直接驱动马达。又由于一般该型马达都配置了高解析度的编码器，因此使该产品可以达到比普通伺服高一个等级的精度。又由于采用直接连接方式，减少了由于机械结构产生的定位误差，使得工艺精度得以保证。另对于部分凸轮轴控制方式，一方面减少了由于机械结构摩擦而产生尺寸方面的误差，另一方面也对安装，使用时的噪音等方面降低了很多。伺服马达：是在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机是可以连续旋转的电－机械转换器。作为液压阀控制器的伺服电机，属于功率很小的微特电机，以永磁式直流伺服电机和并激式直流伺服电机最为常用。伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。步进电机可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。步进电机作为控制执行元件，是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统和精密机械等领域。例如，在仪器仪表，机床设备以及计算机的外围设备中（如打印机和绘图仪等），凡需要对转角进行精确控制的情况下，使用步进电机最为理想。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。步进马达上个世纪就出现了步进电动机，它是一种可以自由回转的电磁铁，动作原理和今天的反应式步进电动机没有什么区别，也是依靠气隙磁导的变化来产生电磁转矩。在本世纪初，由于资本主义列强争夺殖民地，造船工业发展很快，同时也使得步进电动机的技术得到了长足的进步。到了80年代后，由于廉价的微型计算机以多功能的姿态出现，步进电动机的控制方式更加灵活多样。原来的步进电机控制系统采用分立元件或者集成电路组成的控制回路，不仅调试安装复杂，要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改变控制方案就一定要重新设计电路。计算机则通过软件来控制步进电机，更好地挖掘出电动机的潜力。因此，用计算机控制步进电机已经成为了一种必然的趋势，也符合数字化的时代趋势。步进电机和普通电动机不同之处是步进电机接受脉冲信号的控制。步进电机靠一种叫环形分配器的电子开关器件，通过功率放大器使励磁绕组按照顺序轮流接通直流电源。由于励磁绕组在空间中按一定的规律排列，轮流和直流电源接通后，就会在空间形成一种阶跃变化的旋转磁场，使转子步进式的转动，随着脉冲频率的增高，转速就会增大。步进电机的旋转同时与相数、分配数、转子齿轮数有关。