第一篇：塑封電機簡介

塑封電機

塑封電機是采用塑料封裝技術(shù)將電機的定子鐵芯、繞組等用工程塑料進行整體封裝，可取消傳統(tǒng)的電機定子絕緣處理工藝及普通電機的金屬機殼。這種微特電機在吸塵器、抽油煙機、空調(diào)、洗衣機等家用電器和儀用風機上有所應(yīng)用。國內(nèi)外對塑封電機的研制生產(chǎn)日趨重視，它因有金屬殼電機所沒有的一系列優(yōu)點而前景看好。

結(jié)構(gòu)特點

塑封電機由塑封定子、軸、轉(zhuǎn)子、軸承、端蓋及熱保護器、引出線、插座等組成。塑封電機的定子鐵芯系兩個半圓鐵芯拼合成一個整圓而制成。半圓型鐵芯則是用優(yōu)質(zhì)冷軋硅鋼片在高速沖床上用硬質(zhì)合金級進模沖制成型，再經(jīng)FASTEC或VICS自扣鐵芯沖制迭壓成半圓型鐵芯的。半圓型鐵芯制成后用兩個半圓形的絕緣護套分別從半圓型鐵芯兩端套上，然后再繞線，拼合，即可塑封。塑封時先把嵌好線圈的定子鐵芯和引出線等裝入注塑的金屬模中，然后注塑成型。

半圓型鐵芯結(jié)構(gòu)拼合方式有3種：①日本東芝公司采用的焊接結(jié)構(gòu)，兩個半圓型鐵芯繞完線后，采用氬弧焊焊接使兩個半圓型鐵芯形成整圓。注意須采用專用夾具以確保繞組不受損傷，以免引起匝間短路或擊穿等。②日本松下公司采用的分半鐵芯扣合結(jié)構(gòu)，就是扣合后注塑，使兩個半圓成為一個整體。但要注意不能錯位且塑料不得進入結(jié)合面處。③日本草津電機株式會社采用壓合結(jié)構(gòu)，即在結(jié)合面上分別有相對應(yīng)的凸凹部，把二者壓合在一起，使之緊密配合。要求沖片具有較高的加工精度，同時鐵芯迭壓精度要高。

塑封電機的定子繞組為環(huán)形螺旋管式，用微機控制的環(huán)形螺旋式電機定子繞線機和專用夾具，將漆包線直接高速盤繞在半圓形定子鐵芯上。因繞線轉(zhuǎn)速高達2500rpm，故要求漆包線質(zhì)量穩(wěn)定，線的塑性、強度、漆膜牢固度等在繞制拉力作用下不得破壞；線的排列要緊密均勻，以免產(chǎn)生匝間短路或?qū)Φ負舸焕@好線拼成整圓時，各線圈及主副繞組間的接線要正確無誤；線間的連接處均需套上絕緣漆管并包扎牢固，以防被拉斷。

塑封電機使用一種新型熱固性塑料，要求性能優(yōu)良，成型工藝性好，固化速度快且脫模容易。熱固性塑料在熱態(tài)下固化，在高溫下使用不變形不損壞，主要有不飽和聚脂樹脂型和環(huán)氧樹脂型。在使用時還要加入穩(wěn)定劑、潤滑劑、脫膜劑、染色劑、固化和固化促進劑、抗老化劑、抗靜電劑、抗火焰劑等。

塑封電機與普通電機相比有如下優(yōu)點：①外形美觀，體積小，重量輕，機身長度和重量比金屬外殼電機均減小25%左右。且裝配方便，適用大批量自動化生產(chǎn)。②噪聲低。由于采用對稱同心囊封定子鐵芯和塑型結(jié)構(gòu)，從而提高了定子的剛度，降低了噪聲；在工頻電源下塑封電機比剛殼電機的聲壓強度降低7分貝；在變頻電源下則降低了9分貝等。③振動小。因為

電機定子已成為一個整體，轉(zhuǎn)子的不平衡量小抑制了振動的產(chǎn)生。④電機的絕緣性能好。如 日本三菱公司的塑封電機的注塑定子與浸漆定子浸水試驗后，前者的絕緣性能一直保持在10～10Ω，而后者卻立即降至10Ω以下，兩者的電暈放電特性比較，注塑絕緣后的電暈開始電壓(CSV)是浸漆絕緣前的1.3倍，而浸漆絕緣后是浸漆絕緣前的1.1倍。此外塑封電機還具有耐腐蝕、耐潮濕、耐高溫等特點；電機比普通電機可節(jié)電10%左右。塑封電機一系列的優(yōu)點使其在家用電器中獲得了廣泛應(yīng)用。

家電用塑封電機發(fā)展概況

塑封電機在八十年代初中期首先在美國研制成功并發(fā)展起來，隨后在日本獲得了廣泛應(yīng)用。在日本生產(chǎn)塑封電機的有松下、三菱、芝浦、草津、日立等公司。松下、芝浦、草津三家公司的產(chǎn)品占領(lǐng)了大部分的日本市場，草津等公司還在國外設(shè)立分廠生產(chǎn)塑封電機等。

塑封電機在家用電器中應(yīng)用較多，其最大優(yōu)點是噪音低，因而它首先用在空調(diào)器上。在日本，分體式空調(diào)的室內(nèi)風機已大多采用塑封電機，如松下分體式空調(diào)室內(nèi)機輕載時噪聲23分貝、運轉(zhuǎn)時則為34分貝。此外日本產(chǎn)的高檔洗衣機為防潮及吸振減振也已開始采用塑封電機。松下在日本洗衣機行業(yè)中率先應(yīng)用塑封電機，該塑封電機采用整體塑封結(jié)構(gòu)在電機外部連軸承都無法見到。日本的同步電機和無刷直流電機也已開始采用塑封結(jié)構(gòu)，如索尼公司1985年研制出塑封結(jié)構(gòu)的HC型磁滯同步電機已用在盒式錄像機上作主導軸電機。日立公司研制并投入生產(chǎn)的機電一體化的無刷直流塑封電機的本體和控制線路被塑封成一個整體，可在200～500rpm范圍內(nèi)無級變速，主要用在空調(diào)器、空氣清潔器等產(chǎn)品上。

美國生產(chǎn)的廚房用品上也較多采用塑封電機，如廚房垃圾粉碎機用的100W電機即為塑封結(jié)構(gòu)等。

我國研制塑封電機始于九十年代初，塑料封裝技術(shù)在微電機中的應(yīng)用已被微特電機行業(yè)列為“八五”期間重點推廣應(yīng)用項目。國內(nèi)研制生產(chǎn)塑封電機的廠家多集中在滬、粵、蘇、浙、閩等地。如寧波電器廠的YYS型全塑殼單相電容運轉(zhuǎn)電機；上海日用電機廠的YYK-6-4DA型全塑殼單相電容運轉(zhuǎn)異步電機，功率6W，噪聲小于36分貝，用在分體壁掛式家用空調(diào)器上；浙江家用電機廠的YFN系列塑封電機也主要用在分體式空調(diào)上等。塑封電機在我國的生產(chǎn)應(yīng)用尚處于起步階段，當前要首先解決的難題是定子鐵芯的塑封及繞組的繞線技術(shù)，以及塑封工藝系數(shù)的確定和各種專用生產(chǎn)設(shè)備及模具的生產(chǎn)制造等

第二篇：各類電機 簡介

各類電機 簡介

步進電機

步進電機作為執(zhí)行元件，是機電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一, 廣泛應(yīng)用在各種自動化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計算機技術(shù)的發(fā)展，步進電機的需求量與日俱增，在各個國民經(jīng)濟領(lǐng)域都有應(yīng)用。

上個世紀就出現(xiàn)了步進電動機，它是一種可以自由回轉(zhuǎn)的電磁鐵，動作原理和今天的反應(yīng)式步進電動機沒有什么區(qū)別，也是依靠氣隙磁導的變化來產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。在本世紀初，由于資本主義列強爭奪殖民地，造船工業(yè)發(fā)展很快，同時也使得步進電動機的技術(shù)得到了長足的進步。到了80年代后，由于廉價的微型計算機以多功能的姿態(tài)出現(xiàn)，步進電動機的控制方式更加靈活多樣。原來的步進電機控制系統(tǒng)采用分立元件或者集成電路組成的控制回路，不僅調(diào)試安裝復(fù)雜，要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改變控制方案就一定要重新設(shè)計電路。計算機則通過軟件來控制步進電機，更好地挖掘出電動機的潛力。因此，用計算機控制步進電機已經(jīng)成為了一種必然的趨勢，也符合數(shù)字化的時代趨勢。步進電機和普通電動機不同之處是步進電機接受脈沖信號的控制。步進電機靠一種叫環(huán)形分配器的電子開關(guān)器件，通過功率放大器使勵磁繞組按照順序輪流接通直流電源。由于勵磁繞組在空間中按一定的規(guī)律排列，輪流和直流電源接通后，就會在空間形成一種階躍變化的旋轉(zhuǎn)磁場，使轉(zhuǎn)子步進式的轉(zhuǎn)動，隨著脈沖頻率的增高，轉(zhuǎn)速就會增大。步進電機的旋轉(zhuǎn)同時與相數(shù)、分配數(shù)、轉(zhuǎn)子齒輪數(shù)有關(guān)。

現(xiàn)在比較常用的步進電機包括反應(yīng)式步進電機、永磁式步進電機、混合式步進電機和單相式步進電機等。其中反應(yīng)式步進電機的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵磁繞組，利用磁導的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩?，F(xiàn)階段，反應(yīng)式步進電機獲得最多的應(yīng)用。

步進電機驅(qū)動器

步進電機和普通電機的區(qū)別主要就在于其脈沖驅(qū)動的形式，正是這個特點，步進電機可以和現(xiàn)代的數(shù)字控制技術(shù)相結(jié)合。不過步進電機在控制的精度、速度變化范圍、低速性能方面都不如傳統(tǒng)的閉環(huán)控制的直流伺服電動機。在精度不是需要特別高的場合就可以使用步進電機，步進電機可以發(fā)揮其結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高和成本低的特點。使用恰當?shù)臅r候，甚至可以和直流伺服電動機性能相媲美。

步進電機廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)實踐的各個領(lǐng)域。它最大的應(yīng)用是在數(shù)控機床的制造中，因為步進電機不需要A/D轉(zhuǎn)換，能夠直接將數(shù)字脈沖信號轉(zhuǎn)化成為角位移，所以被認為是理想的數(shù)控機床的執(zhí)行元件。早期的步進電機輸出轉(zhuǎn)矩比較小，無法滿足需要，在使用中和液壓扭矩放大器一同組成液壓脈沖馬達。隨著步進電動機技術(shù)的發(fā)展，步進電動機已經(jīng)能夠單獨在系統(tǒng)上進行使用，成為了不可替代的執(zhí)行元件。比如步進電動機用作數(shù)控銑床進給伺服機構(gòu)的驅(qū)動電動機，在這個應(yīng)用中，步進電動機可以同時完成兩個工作，其一是傳遞轉(zhuǎn)矩，其二是傳遞信息。步進電機也可以作為數(shù)控蝸桿砂輪磨邊機同步系統(tǒng)的驅(qū)動電動機。除了在數(shù)控機床上的應(yīng)用，步進電機也可以并用在其他的機械上，比如作為自動送料機中的馬達，作為通用的軟盤驅(qū)動器的馬達，也可以應(yīng)用在打印機和繪圖儀中。

步進電動機以其顯著的特點，在數(shù)字化制造時代發(fā)揮著重大的用途。伴隨著不同的數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展以及步進電機本身技術(shù)的提高，步進電機將會在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。

步進電機和交流伺服電機性能比較步進電機和交流伺服電機性能比較步進電機是一種離散運動的裝置，它和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進電機的應(yīng)用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機也越來越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢，運動控制系統(tǒng)中大多采用步進電機或全數(shù)字式交流伺服電機作為執(zhí)行電動機。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號），但在使用性能和應(yīng)用場合上存在著較大的差異?，F(xiàn)就二者的使用性能作一比較。

一、控制精度不同兩相混合式步進電機步距角一般為3.6°、1.8°，五相混合式步進電機步距角一般為0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步進電機步距角更小。如四通公司生產(chǎn)的一種用于慢走絲機床的步進電機，其步距角為0.09°；德國百格拉公司（BERGER LAHR）生產(chǎn)的三相混合式步進電機其步距角可通過撥碼開關(guān)設(shè)置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了兩相和五相混合式步進電機的步距角。交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以松下全數(shù)字式交流伺服電機為例，對于帶標準2500線編碼器的電機而言，由于驅(qū)動器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù)，其脈沖當量為360°/10000=0.036°。對于帶17位編碼器的電機而言，驅(qū)動器每接收217=131072個脈沖電機轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進電機的脈沖當量的1/655。

二、低頻特性不同步進電機在低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象。振動頻率與負載情況和驅(qū)動器性能有關(guān)，一般認為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半。這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現(xiàn)象對于機器的正常運轉(zhuǎn)非常不利。當步進電機工作在低速時，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動現(xiàn)象，比如在電機上加阻尼器，或驅(qū)動器上采用細分技術(shù)等。交流伺服電機運轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機能（FFT），可檢測出機械的共振點，便于系統(tǒng)調(diào)整。

三、矩頻特性不同步進電機的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300～600RPM。交流伺服電機為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般為2000RPM或3000RPM）以內(nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。

四、過載能力不同步進電機一般不具有過載能力。交流伺服電機具有較強的過載能力。以松下交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能力。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的三倍，可用于克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩。步進電機因為沒有這種過載能力，在選型時為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機，而機器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了力矩浪費的現(xiàn)象。

五、運行性能不同步進電機的控制為開環(huán)控制，啟動頻率過高或負載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度，應(yīng)處理好升、降速問題。交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會出現(xiàn)步進電機的丟步或過沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠。

六、速度響應(yīng)性能不同步進電機從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要200～400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以松下MSMA 400W交流伺服電機為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場合。綜上所述，交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進電機。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進電機來做執(zhí)行電動機。所以，在控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素，選用適當?shù)目刂齐姍C。

步進電機問與答 1.什么是步進電機?步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。通俗一點講：當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度（及步進角）。您可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時您可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。2.步進電機分哪幾種?步進電機分三種：永磁式（PM），反應(yīng)式（VR）和混合式（HB）永磁式步進一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進角一般為7.5度 或15度；反應(yīng)式步進一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。在歐美等發(fā)達國家80年代已被淘汰；混合式步進是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相：兩相步進角一般為1.8度而五相步進角一般為 0.72度。這種步進電機的應(yīng)用最為廣泛。

3.什么是保持轉(zhuǎn)矩（HOLDING TORQUE）?保持轉(zhuǎn)矩（HOLDING TORQUE）是指步進電機通電但沒有轉(zhuǎn)動時，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進電機最重要的參數(shù)之一，通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進電機最重要的參數(shù)之一。比如，當人們說2N.m的步進電機，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2N.m的步進電機。4.什么是DETENT TORQUE?DETENT TORQUE 是指步進電機沒有通電的情況下，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。DETENT TORQUE 在國內(nèi)沒有統(tǒng)一的翻譯方式，容易使大家產(chǎn)生誤解；由于反應(yīng)式步進電機的轉(zhuǎn)子不是永磁材料，所以它沒有DETENT TORQUE。

5.步進電機精度為多少？是否累積?一般步進電機的精度為步進角的3-5%，且不累積。6.步進電機的外表溫度允許達到多少?步進電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁，從而導致力矩下降乃至于失步，因此電機外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機磁性材料的退磁點；一般來講，磁性材料的退磁點都在攝氏130度以上，有的甚至高達攝氏200度以上，所以步進電機外表溫度在攝氏80-90度完全正常。7.為什么步進電機的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降?當步進電機轉(zhuǎn)動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導致力矩下降。8.為什么步進電機低速時可以正常運轉(zhuǎn),但若高于一定速度就無法啟動,并伴有嘯叫聲?步進電機有一個技術(shù)參數(shù)：空載啟動頻率，即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負載的情況下，啟動頻率應(yīng)更低。如果要使電機達到高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應(yīng)該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉(zhuǎn)速從低速升到高速）。9.如何克服兩相混合式步進電機在低速運轉(zhuǎn)時的振動和噪聲?步進電機低速轉(zhuǎn)動時振動和噪聲大是其固有的缺點，一般可采用以下方案來克服：A.如步進電機正好工作在共振區(qū)，可通過改變減速比等機械傳動避開共振區(qū)；B.采用帶有細分功能的驅(qū)動器，這是最常用的、最簡便的方法；C.換成步距角更小的步進電機，如三相或五相步進電機；

D.換成交流伺服電機，幾乎可以完全克服震動和噪聲，但成本較高；E.在電機軸上加磁性阻尼器，市場上已有這種產(chǎn)品，但機械結(jié)構(gòu)改變較大。10.細分驅(qū)動器的細分數(shù)是否能代表精度?步進電機的細分技術(shù)實質(zhì)上是一種電子阻尼技術(shù)（請參考有關(guān)文獻），其主要目的是減弱或消除步進電機的低頻振動，提高電機的運轉(zhuǎn)精度只是細分技術(shù)的一個附帶功能。比如對于步進角為1.8° 的兩相混合式步進電機，如果細分驅(qū)動器的細分數(shù)設(shè)置為4，那么電機的運轉(zhuǎn)分辨率為每個脈沖0.45°，電機的精度能否達到或接近0.45°，還取決于細分驅(qū)動器的細分電流控制精度等其它因素。不同廠家的細分驅(qū)動器精度可能差別很大；細分數(shù)越大精度越難控制。11.四相混合式步進電機與驅(qū)動器的串聯(lián)接法和并聯(lián)接法有什么區(qū)別?四相混合式步進電機一般由兩相驅(qū)動器來驅(qū)動，因此，連接時可以采用串聯(lián)接法或并聯(lián)接法將四相電機接成兩相使用。串聯(lián)接法一般在電機轉(zhuǎn)速較的場合使用，此時需要的驅(qū)動器輸出電流為電機相電流的0.7倍，因而電機發(fā)熱小；并聯(lián)接法一般在電機轉(zhuǎn)速較高的場合使用（又稱高速接法），所需要的驅(qū)動器輸出電流為電機相電流的1.4倍，因而電機發(fā)熱較大。12.如何確定步進電機驅(qū)動器的直流供電電源?A.電壓的確定：混合式步進電機驅(qū)動器的供電電源電壓一般是一個較寬的范圍（比如IM483的供電電壓為12～48VDC），電源電壓通常根據(jù)電機的工作轉(zhuǎn)速和響應(yīng)要求來選擇。如果電機工作轉(zhuǎn)速較高或響應(yīng)要求較快，那么電壓取值也高，但注意電源電壓的紋波不能超過驅(qū)動器的最大輸入電壓，否則可能損壞驅(qū)動器。

B.電流的確定：供電電源電流一般根據(jù)驅(qū)動器的輸出相電流I來確定。如果采用線性電源，電源電流一般可取I 的1.1～1.3倍；如果采用開關(guān)電源，電源電流一般可取I 的1.5～2.0倍。13.混合式步進電機驅(qū)動器的脫機信號FREE一般在什么情況下使用?當脫機信號FREE為低電平時，驅(qū)動器輸出到電機的電流被切斷，電機轉(zhuǎn)子處于自由狀態(tài)（脫機狀態(tài)）。在有些自動化設(shè)備中，如果在驅(qū)動器不斷電的情況下要求直接轉(zhuǎn)動電機軸（手動方式），就可以將FREE信號置低，使電機脫機，進行手動操作或調(diào)節(jié)。手動完成后，再將FREE信號置高，以繼續(xù)自動控制。14.如果用簡單的方法調(diào)整兩相步進電機通電后的轉(zhuǎn)動方向?只需將電機與驅(qū)動器接線的A+和A-（或者B+和B-）對調(diào)即可。

常用單相交流感應(yīng)電動機種類

在家用電器設(shè)備中，常配有小型單相交流感應(yīng)電動機。交流感應(yīng)電動機因應(yīng)用類別的差異，一般可分為分相式電動機、電容啟動式電動機、永久分相式電容電動機、罩極式電動機、永磁直流電動機及交直流電動機等類型。

一般的三相交流感應(yīng)電動機在接通三相交流電后，電機定子繞組通過交變電流后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場并感應(yīng)轉(zhuǎn)子，從而使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生電動勢，并相互作用而形成轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。但單相交流感應(yīng)電動機，只能產(chǎn)生極性和強度交替變化的磁場，不能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，因此單相交流電動機必須另外設(shè)計使它產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子才能轉(zhuǎn)動，所以常見單相交流電機有分相啟動式、罩極式、電容啟動式等種類。

1、分相啟動式電動機

分相式電動機廣泛應(yīng)用于電冰箱、洗衣機、空調(diào)等家用電器中。該電機有一個鼠籠式轉(zhuǎn)子和主、副兩個定子繞組。兩個繞組相差一個很大的相位角，使副繞組中的電流和磁通達到最大值的時間比主繞組早一些，因而能產(chǎn)生一個環(huán)繞定子旋轉(zhuǎn)的磁通。這個旋轉(zhuǎn)磁通切割轉(zhuǎn)子上的導體，使轉(zhuǎn)子導體感應(yīng)一個較大的電流，電流所產(chǎn)生的磁通與定子磁通相互作用，轉(zhuǎn)子便產(chǎn)生啟動轉(zhuǎn)矩。當電機一旦啟動，轉(zhuǎn)速上升至額定轉(zhuǎn)速70%時，離心開關(guān)脫開副繞組即斷電，電機即可正常運轉(zhuǎn)。

2、罩極式電動機

罩極式單相交流電動機，它的結(jié)構(gòu)簡單，其電氣性能略差于其他單相電機，但由于制作成本低，運行噪聲較小，對電器設(shè)備干擾小，所以被廣泛應(yīng)用在電風扇、電吹風、吸塵器等小型家用電器中。罩極式電動機只有主繞組，沒有副繞級（啟動繞組），它在電機定子的兩極處各設(shè)有一副短路環(huán)，也稱為電極罩極圈。當電動機通電后，主磁極部分的磁場產(chǎn)生的脈動磁場感應(yīng)短路而產(chǎn)生二次電流，從而使磁極上被罩部分的磁場，比未罩住部分的磁場滯后些，因而磁極構(gòu)成旋轉(zhuǎn)磁場，電動機轉(zhuǎn)子便旋轉(zhuǎn)啟動工作。罩極式單相電動機還有一個特點，即可以很方便地轉(zhuǎn)換成二極或四極轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)不同轉(zhuǎn)速電器配套使用。

3、電容式啟動電動機

該類電動機可分為電容分相啟動電機和永久分相電容電機。這種電機結(jié)構(gòu)簡單，啟動快速，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，被廣泛應(yīng)用在電風扇、排風扇、抽油煙機等家用電器中。電容分相式電動機在定子繞組上設(shè)有主繞組和副繞組（啟動繞組），并在啟動繞組中串聯(lián)大容量啟動電容器，使通電后主、副繞組的電相角成90°，從而能產(chǎn)生較大的啟動轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子啟動運轉(zhuǎn)。

對于永久分相電容電動機來說，均與啟動繞組串接。由于永久分相電機其啟動的轉(zhuǎn)矩較小，因此很適于排風機、抽風機等要求啟動力矩低的電器設(shè)備中應(yīng)用。電容式啟動電動機，由于其運行繞組分正、反相繞制設(shè)定，所以只要切換運行繞組和啟動繞組的串接方向，即可方便實現(xiàn)電機逆、順方向運轉(zhuǎn)。

4、交、直流兩用電動機

一般常用單相交流電動機，在交流50Hz電源中運行時，電動機轉(zhuǎn)速較高的也只能達每分鐘3000轉(zhuǎn)。而交直流兩用電動機在交流或直流供電下，其電機轉(zhuǎn)速可高達20000轉(zhuǎn)，同時其電機的輸出啟動力矩也大，所以盡管電機體積小，但由于轉(zhuǎn)速高輸出功率大，因此交直流兩用電動機在洗衣機、吸塵器、排風扇等家用電器中得以應(yīng)用。

交、直流兩用電動機的內(nèi)在結(jié)構(gòu)與單純直流電機無大差異，均由電機電刷經(jīng)換向器將電流輸入電樞繞組，其磁場繞組與電樞繞組構(gòu)成串聯(lián)形式。為了充分減少轉(zhuǎn)子高速運行時電刷與換向器間產(chǎn)生的電火花干擾，而將電機的磁場線圈制成左右兩只，分別串聯(lián)在電樞兩側(cè)。兩用電機的轉(zhuǎn)向切換很方便，只要切換開關(guān)將磁場線圈反接，即能實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)子的逆轉(zhuǎn)或順轉(zhuǎn)。

在家用電器電機類中還有一種直流微型電動機。該電機在錄音機、隨身聽、錄像機、打印機、傳真機等家用電器中廣泛應(yīng)用。直流微型電機由于定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組之間的串接形式不同，又可分為并激、串激、復(fù)激等幾種類別。

應(yīng)用在家用電器中的電機，其定子繞組的轉(zhuǎn)子，繞組之間的串接一般采用并激形式，即電機的定子磁場線圈與電樞繞組線圈并聯(lián)后接到電源上。當通電后電機可保持磁場恒定，并利用電樞電路控制電機轉(zhuǎn)速。這種直流電機的最大特點是當負載產(chǎn)生波動變化時，電機的轉(zhuǎn)速保持定速狀態(tài)。

此外，在直流電動機中還有一種結(jié)構(gòu)更為簡單、用在玩具上的電機，這種電機是用永久磁鐵作固定磁場的電動機，在電子玩具、電動剃須刀、微型按摩器等日用小電器中得以廣泛應(yīng)用。

第三篇：步進電機簡介

步進電機簡介

步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)過一個步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進電機來控制變的非常的簡單。

步進電機分三種：永磁式（PM），反應(yīng)式（VR）和混合式（HB）

永磁式步進一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進角一般為7.5度 或15度；

反應(yīng)式步進一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。在歐美等發(fā)達國家80年代已被淘汰；

混合式步進是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相：兩相步進角一般為

1.8度而五相步進角一般為 0.72度。這種步進電機的應(yīng)用最為廣泛。

一.工作原理

（一）反應(yīng)式步進電機

1、結(jié)構(gòu)：

電機轉(zhuǎn)子均勻分布著很多小齒（1，2，3，4，5），電機定子有三個勵磁繞阻（A，B，C），A與齒1相對齊，B與齒2錯開1/3て，C與齒3錯開2/3て，A與齒5相對齊...。將定子和轉(zhuǎn)子展開如下

2、旋轉(zhuǎn)：

如A相通電，B、C相不通電時，由于磁場作用，齒1與A對齊；如B相通電，A、C相不通電時，齒2應(yīng)與B對齊，此時轉(zhuǎn)子向右移過1/3て，此時齒3與C偏移為1/3て，齒4與A偏移2/3て；如C相通電，A、B相不通電，齒3應(yīng)與C對齊，此時轉(zhuǎn)子又向右移過1/3て，此時齒4與A偏移為1/3て對齊；如A相通電，B、C相不通電，齒4與A對齊，轉(zhuǎn)子又向右移過1/3て。這樣經(jīng)過A、B、C、A分別通電，齒4移到A相，電機轉(zhuǎn)子向右轉(zhuǎn)過一個齒距，如果不斷地按A、B、C、A...通電，電機就向右旋轉(zhuǎn)；如按A、C、B、A……通電，電機就向左轉(zhuǎn)。由此可見：電機的位置和速度由導電脈沖數(shù)和頻率成一一對應(yīng)關(guān)系，而方向由導電順序決定。

不過，出于對力矩、平穩(wěn)、噪音及減少角度等方面考慮，往往采用A-AB-B-BC－C-CA-A這種導電狀態(tài)，這樣將原來每步1/3て改變?yōu)?/6て。甚至于通過二相電流不同的組合，使其1/3て變?yōu)?/12て，1/24て，這就是電機細分驅(qū)動的基本理論依據(jù)。但經(jīng)過理論分析及大量的實驗證明：細分數(shù)如果超過10，電機帶負載后，就會產(chǎn)生跳步和失步現(xiàn)象。

不難推出：電機定子上有m相勵磁繞阻，其軸線分別與轉(zhuǎn)子齒軸線偏移

1/m,2/m……(m-1)/m,1。并且導電按一定的相序電機就能正反轉(zhuǎn)被控制——這是步進電機旋轉(zhuǎn)的物理條件。只要符合這一條件我們理論上可以制造任何相的步進電機，出于成本等多方面考慮，市場上一般以二、三、四、五相為多。

3、力矩：

電機一旦通電，在定轉(zhuǎn)子間將產(chǎn)生磁場（磁通量Ф）。當轉(zhuǎn)子與定子錯開一定角度時，產(chǎn)生的吸引力 F=K*dФ/dθ成正比。其中磁通量Ф=Br*S（Br=N*I/R為磁密，S為導磁面積，N*I為勵磁繞阻安匝數(shù)（電流乘匝數(shù)）R為磁阻），θ為錯齒量，K為系數(shù)?？梢?，F(xiàn)與L*D*Br成正比（L為鐵芯有效長度，D為轉(zhuǎn)子直徑）。

力矩=F*D/2，因此，力矩與電機有效體積*安匝數(shù)*磁密成正比（設(shè)為線性狀態(tài)），即電機有效體積越大，勵磁安匝數(shù)越大，定轉(zhuǎn)子間氣隙越小，電機力矩越大，反之亦然。

（二）感應(yīng)子式步進電機（永磁式）

1、特點：

感應(yīng)子式步進電機與傳統(tǒng)的反應(yīng)式步進電機相比，結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)子加有永磁體，以提供軟磁材料的工作點，而定子激磁只需提供變化的磁場而不必提供磁材料工作點的耗能，因此該電機效率高，電流小，發(fā)熱低。因永磁體的存在，該電機具有較強的反電勢，其自身阻尼作用比較好，使其在運轉(zhuǎn)過程中比較平穩(wěn)、噪音低、低頻振動小。

感應(yīng)子式步進電機某種程度上可以看作是低速同步電機。一個四相電機可以作四相運行，也可以作二相運行（必須采用雙極電壓驅(qū)動），而反應(yīng)式電機則不能如此。

例如：四相，八相運行（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A）完全可以采用二相八拍運行方式.不難發(fā)現(xiàn)其條件為C=,D=。

一個二相電機的內(nèi)部繞組與四相電機完全一致，小功率電機一般直接接為二相，而功率大一點的電機，為了方便使用，靈活改變電機的動態(tài)特點，往往將其外部接線為八根引線（四相），這樣使用時，既可以作四相電機使用，可以作二相電機繞組串聯(lián)或并聯(lián)使用。

2、分類

感應(yīng)子式步進電機以相數(shù)可分為：二相電機、三相電機、四相電機、五相電機等。以機座號（電機外徑）可分為：42BYG(BYG為感應(yīng)子式步進電機代號）、57BYG、86BYG、110BYG、（國際標準），而像70BYG、90BYG、130BYG等均為國內(nèi)標準。

3、步進電機的靜態(tài)指標術(shù)語

相數(shù)：產(chǎn)生不同對極N、S磁場的激磁線圈對數(shù)，常用m表示。

拍數(shù)：完成一個磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，或指電機轉(zhuǎn)過一個齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機為例，有四相四拍運行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍運行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。

步距角：對應(yīng)一個脈沖信號，電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用θ表示。θ=360度（轉(zhuǎn)子齒數(shù)J*運行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為50齒電機為例。四拍運行時步距角為θ=360度/（50*4）=1.8度（俗稱整步），八拍運行時步距角為θ=360度/（50*8）=0.9度（俗稱半步）。每轉(zhuǎn)步數(shù)：電機每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)所轉(zhuǎn)過的步數(shù)。

定位轉(zhuǎn)矩：電機在不通電狀態(tài)下，電機轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩（由磁場齒形的諧波以及機械誤差造成的）。

保持扭矩：電機繞組通電不轉(zhuǎn)動時的最大輸出扭矩值。

工作扭矩：電機繞組通電轉(zhuǎn)動時的最大輸出扭矩值。注意：保持扭距比工作扭矩大，選電機是要以工作扭矩為選擇依據(jù)。

靜轉(zhuǎn)矩：電機在額定靜態(tài)電作用下，電機不作旋轉(zhuǎn)運動時，電機轉(zhuǎn)軸的鎖定力矩。此力矩是衡量電機體積（幾何尺寸）的標準，與驅(qū)動電壓及驅(qū)動電源等無關(guān)。

雖然靜轉(zhuǎn)矩與電磁激磁安匝數(shù)成正比，與定齒轉(zhuǎn)子間的氣隙有關(guān)，但過份采用減小氣隙，增加激磁安匝來提高靜力矩是不可取的，這樣會造成電機的發(fā)熱及機械噪音。

4、步進電機動態(tài)指標及術(shù)語：

1、步距角精度：步進電機每轉(zhuǎn)過一個步距角的實際值與理論值的誤差。用百分比表示：誤差/步距角*100%。不同運行拍數(shù)其值不同，四拍運行時應(yīng)在5%之內(nèi)，八拍運行時應(yīng)在15%以內(nèi)。

2、失步：電機運轉(zhuǎn)時運轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)。稱之為失步。

3、失調(diào)角：轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機運轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細分驅(qū)動是不能解決的。

4、最大空載起動頻率：電機在某種驅(qū)動形式、電壓及額定電流下，在不加負載的情況下，能夠直接起動的最大頻率。

5、最大空載的運行頻率：電機在某種驅(qū)動形式，電壓及額定電流下，電機不帶負載的最高轉(zhuǎn)速頻率。這個速度遠大于啟動頻率。

6、運行矩頻特性：電機在某種測試條件下測得運行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線稱為運行矩頻特性，這是電機諸多動態(tài)曲線中最重要的，也是電機選擇的根本依據(jù)。如下左圖所示：其它特性還有慣頻特性、起動頻率特性等。

電機一旦選定，電機的靜力矩確定，而動態(tài)力矩卻不然，電機的動態(tài)力矩取決于電機運行時的平均電流（而非靜態(tài)電流），平均電流越大，電機輸出力矩越大，即電機的頻率特性越硬。如上右圖所示。其中，曲線3電流最大、或電壓最高；曲線1電流最小、或電壓最低，曲線與負載的交點為負載的最大速度點。要使平均電流大，盡可能提高驅(qū)動電壓，使采用小電感大電流的電機。

7、電機的共振點：步進電機均有固定的共振區(qū)域，二、四相感應(yīng)子式步進電機的共振區(qū)一般在180-250pps之間（步距角1.8度）或在400pps左右（步距角為0.9度），電機驅(qū)動電壓越高，電機電流越大，負載越輕，電機體積越小，則共振區(qū)向上偏移，反之亦然。為使電機輸出電矩大，不失步和整個系統(tǒng)的噪音降低，一般工作點均應(yīng)遠離共振區(qū)。

現(xiàn)在，步進電機的發(fā)展非常迅速，如德國百格拉公司的交流伺服電機運行性能的步進電機系統(tǒng)，其三相混合式步進電機采用交流伺服原理工作，運用特殊精密機械加工工藝，使步進電機定子和轉(zhuǎn)子之間間隙僅為50um，轉(zhuǎn)子和定子的直徑比提高到59%，大大提高了電機工作扭矩，特別是高速時的工作扭矩。由于定子和轉(zhuǎn)子上磁槽數(shù)遠多于五相和兩相混合式步進電機，使三相混合式步進電機可以按五相和兩相混合式步進電機的步數(shù)進行工作。電機的扭矩僅與轉(zhuǎn)速有關(guān)，而與電機每轉(zhuǎn)的步數(shù)無關(guān)，例如：2Nm電機在每轉(zhuǎn)500步和10000步，800轉(zhuǎn)/分時的扭矩都是1.75Nm。在低速時運行極其平穩(wěn)，幾乎無共振區(qū)，高速時扭矩大，運行特性類同交流伺服電機。

二.步進電機選用

（一）力矩與功率計算

步進電機一般在較大范圍內(nèi)調(diào)速使用、其功率是變化的，一般只用力矩來衡量，力矩與功率換算如下：

P= Ω·M

Ω=2π·n/60

P=2πnM/60

其中P為功率單位為瓦，Ω為每秒角速度，單位為弧度，n為每分鐘轉(zhuǎn)速，M為力矩單位為牛頓·米。

P=2πfM/400(半步工作）

其中f為每秒脈沖數(shù)（簡稱PPS)

（二）步進電機的選擇

步進電機有步距角（涉及到相數(shù)）、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成。一旦三大要素確定，步進電機的型號便確定下來了。

1、步距角的選擇

電機的步距角取決于負載精度的要求，將負載的最小分辨率（當量）換算到電機軸上，每個當量電機應(yīng)走多少角度（包括減速）。電機的步距角應(yīng)等于或小于此角度。目前市場上步進電機的步距角一般有0.36度/0.72度（五相電機）、0.9度/1.8度（二、四相電機）、1.5度/3度（三相電機）等。

2、靜力矩的選擇

步進電機的動態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機工作的負載，而負載可分為慣性負載和摩擦負載二種。單一的慣性負載和單一的摩擦負載是不存在的。直接起動時（一般由低速）時二種負載均要考慮，加速起動時主要考慮慣性負載，恒速運行進只要考慮摩擦負載。一般情況下，靜力矩應(yīng)為摩擦負載的2-3倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機的機座及長度便能確定下來（幾何尺寸）。

3、電流的選擇

靜力矩一樣的電機，由于電流參數(shù)不同，其運行特性差別很大，可依據(jù)矩頻特性曲線圖，判斷電機的電流（參考驅(qū)動電源、及驅(qū)動電壓）

綜上所述選擇電機一般應(yīng)遵循以下步驟：

三.應(yīng)用中的注意點

1、步進電機應(yīng)用于低速場合---每分鐘轉(zhuǎn)速不超過1000轉(zhuǎn)，（0.9度時6666PPS)，最好在1000-3000PPS(0.9度）間使用，可通過減速裝置使其在此間工作，此時電機工作效率高，噪音低。

2、步進電機最好不使用整步狀態(tài)，整步狀態(tài)時振動大。

3、由于歷史原因，只有標稱為12V電壓的電機使用12V外，其他電機的電壓值不是驅(qū)動電壓伏值，可根據(jù)驅(qū)動器選擇驅(qū)動電壓（建議：57BYG采用直流24V-36V，86BYG采用直流50V,110BYG采用高于直流80V），當然12伏的電壓除12V恒壓驅(qū)動外也可以采用其他驅(qū)動電源，不過要考慮溫升。

4、轉(zhuǎn)動慣量大的負載應(yīng)選擇大機座號電機。

5、電機在較高速或大慣量負載時，一般不在工作速度起動，而采用逐漸升頻提速，一電機不失步，二可以減少噪音同時可以提高停止的定位精度。

6、高精度時，應(yīng)通過機械減速、提高電機速度,或采用高細分數(shù)的驅(qū)動器來解決，也可以采用5相電機，不過其整個系統(tǒng)的價格較貴，生產(chǎn)廠家少，其被淘汰的說法是外行話。

7、電機不應(yīng)在振動區(qū)內(nèi)工作，如若必須可通過改變電壓、電流或加一些阻尼的解決。

8、電機在600PPS（0.9度）以下工作，應(yīng)采用小電流、大電感、低電壓來驅(qū)動。

9、應(yīng)遵循先選電機后選驅(qū)動的原則。最好采用同一生產(chǎn)廠家的控制器、驅(qū)動器和電機。

10、應(yīng)注重可靠性而輕性能、重品質(zhì)而輕價格。

機電產(chǎn)品網(wǎng) 供稿

第四篇：混合動力電機簡介

在HEV上是以電動機驅(qū)動作為發(fā)動機驅(qū)動的輔助動力，但又必須對電池組的質(zhì)量和整車的整備質(zhì)量進行限制，以減輕HEV的總質(zhì)量。因此，一般電動－發(fā)電機只是在HEV發(fā)動機啟動，車輛啟動、加速或爬坡時起作用。電動－發(fā)電機又是發(fā)動機的飛輪，起調(diào)節(jié)發(fā)動機輸出功率作用。電動－發(fā)電機還起發(fā)電機的作用，電動－發(fā)電機又是發(fā)動機的飛輪，起調(diào)節(jié)發(fā)動機輸出功率作用。電動－發(fā)電機還起發(fā)電機的作用，將發(fā)動機的動能轉(zhuǎn)換為電能，儲存到電池組中去。在HEV下坡或制動時，將汽車慣性動能轉(zhuǎn)換為電能，儲存到電池組中去。因此，HEV有了電動機的輔助作用，就可以使HEV達到節(jié)能和“超低污染”的要求。電動機的種類很多，用途廣泛，功率的覆蓋面非常大。但HEV所采用的電動機種類少，功率覆蓋面也較小。目前主要采用的交流電動機、永磁電動機和開關(guān)磁阻電動機，不管是電機本身還是它們的控制裝置，成本都比較高，但隨著電動機的電子計算機控制和機電一體化的加速發(fā)展，很多新技術(shù)正逐步運用到混合動力汽車（HEV）的電動機上，一旦形成大規(guī)模批量生產(chǎn)，所用電機乃至整車的成本都會得到大大降低。

（1）混合動力汽車用電動機的發(fā)展概況

蒸汽機啟動了18世紀第一次產(chǎn)業(yè)革命以后，19世紀末到20世紀上半葉電機又引起了第二次產(chǎn)業(yè)革命，使人類進入了電氣化時代。20世紀下半葉的信息技術(shù)引發(fā)了第三次產(chǎn)業(yè)革命，是生產(chǎn)和消費從工業(yè)化向自動化，智能化時代轉(zhuǎn)變；推動了新一代高性能電機驅(qū)動系統(tǒng)與伺服系統(tǒng)的研究與發(fā)展。21世紀伊始，世界汽車工業(yè)又站在了革命的門檻上。雖然，汽車工業(yè)是推動社會現(xiàn)代化進程的重要動力，然而，汽車工業(yè)的發(fā)展也帶來了環(huán)境污染愈烈和能源消耗過多兩大問題。顯然，加劇使用傳統(tǒng)內(nèi)燃機技術(shù)發(fā)展汽車工業(yè)，將會使這兩大全球問題繼續(xù)惡化。于是，電動車（包括純電動車，混合動力汽車，燃料電池電動車）概念的提出，將會是未來世界汽車工業(yè)發(fā)展的新方向，不過就當今世界科技水平來說，混合動力汽車的研究與開發(fā)相比其它兩種形式更具有現(xiàn)實意義，應(yīng)該作為這一新方向的第一步。20世紀80年代前，幾乎所有的電動車驅(qū)動電機均為直流電機，但隨著電動車（混合動力汽車）性能的提高，其在高負載下轉(zhuǎn)速的限制，體積大等缺點逐漸暴露，取而代之的是交流異步電機，永磁電機，開關(guān)磁阻電機以及新型的雙凸極永磁電機，而上述電機在用于混合動力汽車上所表現(xiàn)出來的性能也是一個比一個優(yōu)越。目前，雙凸極永磁電機的機理和設(shè)計控制理論還有待于進一步的研究與完善，不過它作為混合動力汽車的電動機有著潛在的巨大優(yōu)勢。

（2）混合動力汽車對電動機的基本要求

a.從日本汽車公司開發(fā)電動汽車的研究和實踐認為，在采用大功率的電動機來驅(qū)動HEV時，與采用小功率的電動機比較，具有電阻小，效率高，比能耗低，動力性能好等優(yōu)點。但在目前的條件下，各種電池的比能量較小，理所當然地采用小功率的電動機，因而出現(xiàn)電阻大，效率低，比能耗高，動力性能差等問題。

b.混合動力汽車的電動機應(yīng)具有較大范圍內(nèi)的調(diào)速性能，能夠根據(jù)駕駛員對加速踏板和對制動踏板的控制，由中央控制器控制電動機與發(fā)動機之間動力的協(xié)調(diào)。以獲得所需要的起動、加速、行駛、減速、制動等所需的功率與轉(zhuǎn)矩，使它們達到與內(nèi)燃機汽車加速踏板同樣的控制效果。

c.混合動力汽車應(yīng)具有最優(yōu)化的能量利用，電動機應(yīng)具有高效率、低損耗，并在車輛減速時實現(xiàn)能量回收并反饋回蓄電池，這點在內(nèi)燃機汽車上是不能實現(xiàn)的。

d.電動機的質(zhì)量，各種控制裝置的質(zhì)量和冷卻系統(tǒng)的質(zhì)量等也要求盡可能小，因此，大功率的高速電動機具有高性能，質(zhì)量小等優(yōu)點，在混合動力汽車得到了廣泛地應(yīng)用。另外，還要求電動機及控制裝置在運轉(zhuǎn)時的噪聲要低。

e．各種電動機的電壓，可以達到120～500V，對電氣系統(tǒng)安全性和控制系統(tǒng)的安全性，都

必須符合國家（或國際）有關(guān)車輛電氣控制的安全性能的標準和規(guī)定，裝置高壓保護設(shè)備。除此之外，還要求電動機可靠性好，耐溫和耐潮性能強，能夠在較惡劣的環(huán)境下長期工作，結(jié)構(gòu)簡單，適合大批量生產(chǎn)，運行時噪聲低，使用維修方便，價格便宜等。

（3）混合動力汽車所用電動機的選擇策略

在確定混合動力汽車所采用的電動機時，首先應(yīng)采用技術(shù)成熟，性能可靠，控制方便和價格便宜的現(xiàn)成的電動機。一般情況下，電動機性能必須充分滿足單獨用電力驅(qū)動模式行駛工況時的要求。電動機在低速時應(yīng)具有大的轉(zhuǎn)矩和超載能力。在高速運轉(zhuǎn)時，應(yīng)具有大的功率和有較寬闊的恒功率范圍。有足夠的動力性能來克服整車的各種阻力，保證其有良好的起動，加速性能和行駛速度及實現(xiàn)制動時的能量回收。現(xiàn)在混合動力汽車上，主要采用能夠?qū)崿F(xiàn)變頻、調(diào)速的高轉(zhuǎn)速電動機，高速電機的轉(zhuǎn)速可以達到1萬～1.2萬r/min，在高速運轉(zhuǎn)時，有更大的功率和有較寬闊的恒功率范圍，體積較小和質(zhì)量較小，但要求裝置高精度的高速軸襯，需要用高品質(zhì)的材質(zhì)來制作，并要保證高效率的冷卻。

（4）雙凸極永磁電動機的簡介

傳統(tǒng)的開關(guān)磁阻電機（SRM）雖然可靠性較高，結(jié)構(gòu)十分簡單，單位體積功率與異步電動機相當或略高一些，而且在寬廣的調(diào)速范圍內(nèi)都具有相當高的效率，但是，從能量轉(zhuǎn)換的觀點看，SR電機在定子繞組的一個開關(guān)周期中，最多只有半個周期得到利用，電機實際運行時，為避免在電感下降區(qū)產(chǎn)生制動力矩，繞組電流的關(guān)斷角不得不較多地提前于最大電感位置，半個周期都未能得到充分利用。因此，SR電機僅獲得“一半的利用率”，由此產(chǎn)生了換流問題和相對材料利用率低問題?？梢灶A(yù)見，如果能利用定子繞組整個開關(guān)周期，在電感下降區(qū)也能產(chǎn)生正向轉(zhuǎn)矩，SR電機的單位體積功率必將大大提高，但傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的SR電機是難以實現(xiàn)的。如果在SR電機中用永磁材料預(yù)先建立一個磁場，通過控制定子繞組的電流方向，使永磁體產(chǎn)生的磁場和繞組電流產(chǎn)生的磁場相互作用，就能實現(xiàn)在電感下降區(qū)產(chǎn)生正向轉(zhuǎn)矩的設(shè)想。我國稀土材料的儲存量為世界第一，釹鐵硼等高性能稀土永磁材料在電機領(lǐng)域中已得到廣泛應(yīng)用，大大提高了電機性能，但在SR電機上的實踐才剛剛開始。

雙凸極永磁電動機(Doubly salient permanent magnet motor,簡稱DSPM)，是隨著功率電子學和微電子學的飛速發(fā)展在90年代剛剛出現(xiàn)的一種新型的機電一體化可控交流調(diào)速系統(tǒng)。該系統(tǒng)由雙凸極永磁電機、功率變換器、位置傳感器和控制器四部分組成。電機定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)外形與開關(guān)磁阻電機相似,呈雙凸極結(jié)構(gòu),但它在轉(zhuǎn)子(或定子)上放有永磁體,從而使運行原理和控制策略與開關(guān)磁阻電機有本質(zhì)區(qū)別。DSPM系統(tǒng)的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、控制靈活、動態(tài)響應(yīng)快、調(diào)速性能好、轉(zhuǎn)矩/電流比大,可實現(xiàn)各種特殊要求的轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速特性,功率因數(shù)接近于1,效率高,是電工學科近年來繼開關(guān)磁阻電機之后又一全新的研究方向。DSPM電機作為一種應(yīng)用前景看好的交流調(diào)速系統(tǒng),是由美國著名電機專家T.A.Lipo等人于1992年首先提出的,并進行了初步的理論和實驗研究,此后歐美一些國家也相繼開展了對DSPM電機及其控制系統(tǒng)的研制工作,目前國際上對DSPM電機的研究僅停留在初步理論和樣機實驗階段。關(guān)于DSPM電機仍有大量的基礎(chǔ)理論問題,包括電機參數(shù)計算,模型建立,分析方法,控制策略等有待深入探討。

第五篇：罩極電機的基本簡介

罩極電機的基本簡介

一：概述

將電能轉(zhuǎn)化為機械能（此時稱為電動機）；或?qū)C械能轉(zhuǎn)化為電能（此時稱為發(fā)電機）；或是將一種形式的電能轉(zhuǎn)化為另一種形式的電能（此時稱為變壓器）等等所有這些能夠?qū)崿F(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化的這樣一種設(shè)備統(tǒng)稱電機。

電機工作的基本原理是應(yīng)用兩大定律：即法拉第電磁感應(yīng)定律與歐姆定律，同樣遵循能量守恒定律。

電機有交流電機、直流電機以及交直流兩用電機。交流電機又分為異步電機、同步電機。本司生產(chǎn)的罩極電機即是異步電機的一種，步進電機是同步電機的一種也稱脈沖電動機，串激電機則可以設(shè)計為交直流兩用電動機。

所謂微電機一般來說是指輸入功率為1000W以下的電機，而輸入功率在750W以下的微電機也稱為分馬力電機。

本司生產(chǎn)的罩極電機是單相異步驅(qū)動微電機的一種，其結(jié)構(gòu)特別簡單，一般采用凸極定子，主繞組為集中繞組，而在每個磁極表面開有小槽，其中嵌放短路環(huán)（或稱罩極線圈）作為副繞組，其功能是將短路環(huán)所罩住的磁勢移相，從而形成橢圓形磁場產(chǎn)生定向起動力矩，將電機起動。這種電機具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、適合批量生產(chǎn)和成本低廉的優(yōu)點，而且運轉(zhuǎn)時噪音低，沒有無線電干擾。其缺點是運行性能和起動性能較差，效率和功率因數(shù)較低。因此一般用于空載或輕載起動的小容量場合，如電扇、儀用風機和電動模型等產(chǎn)品。

二：基本技術(shù)要求

常規(guī)罩極電機的額定指標主要有下列幾項：

1）電壓（V）指電機在正常運行時，定子繞組應(yīng)接的電源電壓。世界各國、各地區(qū)使用的電壓很多不同，因此電機的電壓規(guī)格也很多，譬如：120V、230V、220V、240V、100V等，在工業(yè)應(yīng)用中也有用12V、24V、36V、45V等。電源電壓的允許偏差為不大于±5%。

2）頻率（Hz）即交流電源的頻率，我國電力網(wǎng)的頻率規(guī)定為50赫茲，有的出口產(chǎn)品為60赫茲。頻率允許偏差不超過±1%。

3）功率（W）指電機在額定運行時轉(zhuǎn)軸的機械輸出功率，對于輸出功率較小的電動機，為便于用戶選用，也可用輸出轉(zhuǎn)矩來表示，有些電機是以整機綜合指標考核的，此時往往用最大輸入功率來反映它的功率指標。我們公司的電機銘牌上標示的功率一般是指額定最大輸入功率。

4）轉(zhuǎn)速（RPM）表示電機在額定的電壓、頻率和輸出功率的情況下運行的旋轉(zhuǎn)速度。通常，電機的轉(zhuǎn)速是指電機轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速，對于某些與齒輪系組成一體的特種產(chǎn)品，則往往表示經(jīng)過齒輪減速后輸出轉(zhuǎn)軸的實際旋轉(zhuǎn)速度，罩極電機的轉(zhuǎn)速均低于由電源頻率和電機磁極數(shù)決定的同步轉(zhuǎn)速。

5）電流（A）指電機在額定條件運行時定子繞組的輸入電流，可用來檢查電機是否過載或有故障。

6）效率（η）指電機在額定運行時輸出功率與輸入功率的比值。一般是在電機達到熱穩(wěn)定狀態(tài)后，用測功儀直接測其輸出轉(zhuǎn)矩，并記錄額定轉(zhuǎn)速，從而計算出輸出功率，而電機輸入功率則直接從測試儀表讀出。

7）絕緣等級 表示電機繞組的絕緣等級，用以決定電機的允許溫升，常用的絕緣等級有A、E、B、F和H五級，對應(yīng)的極限工作溫度為105℃、120℃、130℃、155℃和180℃。

8）其它指標有些經(jīng)過特殊設(shè)計或特殊使用的電機，銘牌上還要標明有關(guān)的技術(shù)指標，如工作方式（連續(xù)、短時、斷續(xù)周期運行）、熱保護形式（阻抗保護、一次性熱保險保護等）、功率因素、起動電流及轉(zhuǎn)矩、過載倍數(shù)等等。

三：結(jié)構(gòu)

和普通異步電機一樣，罩極電機也包括電路、磁路和結(jié)構(gòu)件三部分，對應(yīng)的基本部件為定子和轉(zhuǎn)子鐵心、繞組、支架和軸承等。

1）定、轉(zhuǎn)子鐵心用來構(gòu)成電機的磁路，其中通以交變的磁通，為了減少鐵耗，一般都用相互絕緣的硅鋼片沖制后疊成。本司常用的是50W1300、50W800。

2）繞組用漆包線繞制在線圈骨架的集中繞組作為主繞組，用銅線焊接成短路環(huán)作為副繞組，這些為定子繞組。轉(zhuǎn)子有好幾種，在此只講用得最普遍的鼠籠轉(zhuǎn)子，它是將沖有齒槽的轉(zhuǎn)子沖片經(jīng)疊裝并壓入轉(zhuǎn)軸后，在轉(zhuǎn)子的每個槽內(nèi)鑄入鋁或鋁合金制成的，鑄入轉(zhuǎn)子槽內(nèi)和端部壓模內(nèi)的鋁導體形成一個籠形的短路繞組。由于鋁導體的電阻率對于電機的性能有著很大的影響，因而需根據(jù)要求慎重選擇牌號。

3）支架本司支架材料一般多為鋅鋁合金、鋁合金等非導磁材料，也有用冷軋鋼板等導磁材料的如YJ58系列的鐵皮支架、YJ80系列的鐵皮支架。需要強調(diào)的是設(shè)計電機時支架選材必須要考慮漏磁的問題。

4）軸承它有含油軸承和滾珠軸承。含油軸承由于具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、噪音小及能自潤滑等優(yōu)點，廣泛地應(yīng)用于日用電器用的電機。這種軸承是一個具有彌散孔隙的海綿狀燒結(jié)體，其中均勻分布的孔隙相互連接成貫通內(nèi)外表面的毛細管，轉(zhuǎn)軸開始轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)軸和軸承間的摩擦面構(gòu)成旋轉(zhuǎn)空氣泵，將儲存在孔隙中的潤滑油抽至軸承表面，形成油膜，起潤滑作用。轉(zhuǎn)軸停止時，在毛細作用下，潤滑油又被吸入孔隙儲存起來。軸承在選用時要根據(jù)運行情況確定合適的形式，同時還要嚴格注意軸承室的加工精度和裝配工藝。

四：簡單講解罩極電機原理

定子線包即主繞組接通電源后產(chǎn)生磁勢，磁勢通過定子鐵心進入氣隙，大部分磁勢通過磁極未罩部分進入氣隙，小部分磁勢通過短路環(huán)——副繞組在電抗的作用（或稱法拉第電磁感應(yīng)原理）引起一個滯后的磁勢，進入氣隙，于是氣隙磁場里兩個相角不同的磁勢矢量疊加，形成合成磁勢。合成磁勢是一定向的旋轉(zhuǎn)磁勢。（磁勢的旋轉(zhuǎn)方向總是從磁極的未罩極部分轉(zhuǎn)向罩極部分，在此要求掌握電機旋向的判定方法。）旋轉(zhuǎn)磁勢在磁路中產(chǎn)生的主磁通進入轉(zhuǎn)子，并與轉(zhuǎn)子鼠籠繞組相匝鏈，從而在短路的轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出電勢，由此產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流，轉(zhuǎn)子電流與氣隙中旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，根據(jù)左手定則，使轉(zhuǎn)子導體受力，導致轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。這就是罩極電機中發(fā)生的最基本的電磁過程。