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1、Micro-motors and Systems,微特电机及系统,电气工程及其自动化专业,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,目 录,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,绪论 伺服电动机与伺服系统 测速发电机 步进电动机 自整角机 旋转变压器 永磁无刷直流电动机 单相交流串励电动机 双凸极电机驱动系统 直线电动机 超声波电动机,1. 绪 论,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,1.1 微特电机的用途微特电机通常指的是性能、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和特种精密电机 。一般其外径不大于 130mm，输出功率从数百毫瓦到数百瓦。但是现在微特电机的体积和输出功率
2、都已突破了这个范围。有的特种电机的功率做到了10 kW左右。它们广泛应用于军事装备、电子产品、工业自动控制系统、家用电器、办公自动化、通讯和交通、电动工具、仪器仪表、电动玩具等方面。,1. 绪 论,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,1.1 微特电机的用途航空航天：卫星天线，太阳能电池飞机的方向舵国防：火炮自动瞄准、飞机军舰自动导航、导弹遥测遥控、雷达自动定位等；工业：机器人、机床加工过程自动控制与显示；信息与电子产品：计算机、移动通讯；,1. 绪 论,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,1.1 微特电机的用途（续）现代交通运输：汽车电机 农业：水位自动显示、水坝闸门自动开闭；日常生活：电
3、梯自动选层、医疗设备、录音录象、 家用电器,1. 绪 论,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,1.2 微特电机的分类 驱动微电机：主要用来驱 动各种机构、仪表及家用电器。,1. 绪 论,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,控制微电机：主要用来在自动控制系统中作元件。,1. 绪 论,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,1.3 对微电机的基本要求驱动微电机：与一般动力电机的要求类似，高效、高功率因数等；控制微电机：二高一快 高可靠性-对控制电机的第一位要求； 高精度-精度指实际特性与理想特性之间的差距； 快速响应-主要指标是机电时间常数与灵敏度。,1. 绪 论,普通高等教育“十一五”国家级规
4、划教材,微特电机的主要特点与普通电机的要求不同：普通电机的主要任务是转换能量，微特电机在自动控制系统中只起一个元件的作用，主要任务是完成信号的传递与转换；使用环境更广：地上、水下、海洋、太空，高温、低温、潮湿、冲击、振动、辐射等，要在各种恶劣的环境条件下仍能准确、可靠地工作要求体积小、重量轻、耗电少：,1. 绪 论,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,1.4 微特电机的发展概况和趋势发展历史：国外从20世纪30年代开始，随着工业自动化、科学技术和军事装备的发展而迅速发展起来； 我国是从20世纪50年代前后才开始全面发展，大致经历了4个阶段：起步阶段（1950-1965年）：仿制苏联产品自我发
5、展阶段（1966-1978）：基本形成了微特电机工业体系，自行设计,1. 绪 论,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,初步壮大阶段（1979-1989年）：改革开放，引进生产线，规模化生产能力空前提高快速发展阶段（1990-现在）：三资 、民营企业，迅速 发展，生产技术 水平随之提 高，开发新产品。 目前与国际先进水平仍有较大差距：品种少，比功率小，质量大，寿命短，精度低。发展趋势：目标：a) 提高可靠性和适应性,1. 绪 论,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,b) 提高精度：由于控制系统对电机性能要求越来越高，提高精度仍是发展方向之一；措施：除了从电机本身着眼外，要把电机与控制系统线路
6、的改进结合起来；无刷化：无刷直流电机、自整角机、旋旋转变压器等 小型化：体积、质量、能耗。是当前微特电机研究中迫切需要解决的问题，特别是高空飞行中，重量每增加1kg，每小时就要多耗燃料100 kg。小型化除指体积与重量外，还指功率消耗。措施：改进设计，简化结构，新材料，新工艺等。,1. 绪 论,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,机电一体化：将电机、传感器、控制器集成为一体。永磁化：高性能永磁材料可有效提 高电机性能，减小体积和重量。智能化：采用可编程控制器件。确立了微特电机作为一个小系统的设计、生产和使用的新概念。研制新原理、新结构电机：超声波电机，双凸极电机等元件与系统相互协调：伺服电机
7、性能是否能充分发挥，与控制线路和控制方法密切相关，步进电机、超声波电机、双凸极电机等与驱动电路不可分。应用举例 雷达天线和显示管偏转线圈的随动系统 1. 搜索状态； 2. 跟踪状态,1. 绪 论,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,北,雷达,目标,1. 搜索状态；,1. 绪 论,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,1. 绪 论,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,如果再把自整角变压器的输出信号送到具有自动瞄准装置的火炮控制系统中，经过比较和放大后，驱动执行元件动作，带动炮筒转到和雷达天线一致的空间位置并对准目标，这就组成了火炮自动瞄准系统。,1. 绪 论,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,1.5 如何学习这门课程微特电机种类繁多，而且，随着科学技术的飞速发展，新型电机层出不穷，所以，我们不可能学习所有微特电机，只能加强基础理论知识和分析研究方法的学习；多数电机的原理都是建立在基本电磁规律基础上，各种电机在基本特性上有许多共同之处，但它们各自又具有与众不同的特点。因此，我们要着重分析与掌握一些共同规律，同时也要研究每个电机所具有的特殊性质。,
