专题四十六 微特电机概述（教案）-河北省对口升学《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

专题四十六 微特电机概述（教案）-河北省对口升学《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

一、考纲解读

1.能准确区分“控制用微特电机”与“驱动用微特电机”的类别边界，可独立列举两类电机各1-2个典型实例。

2.能清晰阐述两类微特电机的核心功能差异，明确控制用微特电机侧重精确响应控制信号。

3.能掌握微特电机3个及以上核心发展趋势，并能将趋势与实际应用场景关联。

4.能根据具体设备或场景，判断其中微特电机的类型，并简要分析选择该类型电机的原因。

二、知识点梳理

一、作为控制用的微特电机

微特电机的种类很多,若按电流分类,可分为直流和交流两种。直流微特电机又可分为电机扩大机、伺服电动机和测速发电机三种;交流微特电机可分为自整角机、伺服电动机、测速发电机和步进电动机等。

微特电机与一般旋转电机无原则上的差别,特性也大致相同。但由于用途不同,一般旋转电机着重于启动和运行状态时的力能指标,而微特电机着重于输出量的大小、特性的精确度和快速反应。

微特电机的容量一般从数百毫瓦至数百瓦,在大功率自动控制系统中,容量可达数千瓦。各种微特电机的用途和功能尽管不同,但它们基本上可分为控制用微特电机和驱动用微特电机两大类。控制用微特电机是用来转换和传递信号的信号元件:驱动用微特电机是用来将电信号转变成输出功率或把电能变为机械能的功率元件。

1.交直流测速发电机

测速发电机的输出电压精确地与转速成正比,在系统中用来检测转速或进行速度反馈,也可以作为微分、积分的计算元件。

2.自整角机

自整角机一般是两个以上元件对接使用,用于角度数据测量中,输出电压信号的属于信号元件,输出转矩的属于功率元件。自整角机的基本用途是角度数据传输。作为信号元件时,输出电压是两个元件转子角差的正弦函数。作为功率元件时,输出转矩也近似为两个元件转子角差的正弦函数。在随动系统中作为自整步元件或实现角度传输、变换和接收。

3.旋转变压器

普通旋转变压器都做成一对磁极,其输出电压是转子转角的正弦、余弦或其他函数。主要用于坐标变换、三角运算,也可作为角度数据传输和移相元件使用。

多极旋转变压器,是在普通旋转变压器的基础上发展起来的一种多极的、精度可达角秒级的元件。在高精度解算装置和多通道系统中用作解算和检测元件或实现数模转换。

二、作为驱动用的微特电机

1.交流和直流伺服电动机

交直流伺服电动机在系统中作执行元件,受输入信号控制并能做出快速响应。其启动转矩正比于控制电压,机械特性近于线性,即转速随转矩的增加近似线性下降。使用时,通常经齿轮减速后带动负载,所以又称执行电动机。

2.电机扩大机

电机扩大机可以利用较小的功率输人来控制较大的功率输出,在系统中作为功率放大元件电机扩大机的控制绕组上所加电压一般不高,励磁电流不大,而输出电势较高,电流较大,这个作用就是功率放大。放大倍数可达1000~10000倍,可作为自动调节系统中的调节元件用。

3.步进电机

步进电机是一种将脉冲信号转为相应的角位移或线位移的机电元件。当输人一个电脉冲信号时,它就前进一步,输出角位移或线位移量与输入脉冲数成正比,而转速与脉冲频率成正比在数控机床、加工机械、仪表和办公自动化设备及家用电器等数控系统中作为执行元件而得到广泛应用。如BYJ系列减速永磁式步进电机,应用于空调器产品中，作为出风导向驱动用的关键部件。

4.微型同步电机

微型同步电机具有转速恒定、结构简单、应用方便的特点。应用在自动控制和其他需要恒定转速的仪器上。

5.单相串励电动机(换向器电机)

单相串励电动机是交直流两用的,多数情况下使用交流电源。由于它具有较大的启动转矩和软的机械特性,广泛应用在电动工具中,如手电钻就采用这种电机。

6.电磁调速电动机

电磁调速电动机是采用电磁转差离合器调速的异步电动机。这种电机可以在较大范围内进行无级平滑调速,是交流无级调速设备中最简单适用的一种。在纺织、印染、造纸等轻工业机械中得到广泛应用。

三、微特电机的发展概况

微特电机是电机制造工业中一种新兴电机,它的历史虽短但发展迅速。其品种繁多用途各异,据不完全统计,竟达3000种以上,是普通电机所不可比拟的。在国外,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,其使用领域也日益扩大。到了20世纪40年代以后,逐步形成了自整角机、旋转变压器、交直流伺服电动机、交直流测速发电机等一些基本系列。

20世纪60年代以后,由于电子技术、航天等科学技术的发展和自动控制系统的不断完善,对控制电机的精度和可靠性提出了更高的要求。控制电机的品种也日益增多

在原有的基础上又系列生产出多极自整角机,、多极旋转变压器、感应同步器、无接触自整角机、无接触旋转变压器、永磁式直流力矩电动机、无刷直流伺服电动机、空心杯电枢永磁式直流伺服电动机、印制绕组直流伺服电动机等新机种。

目前在自动化系统中,常用数字计算机进行控制,而它的输出设备中又要将数字信号转换成角位移或线位移,即实现数模转换。步进电动机的工作特性完全符合这种要求,因而得到较快发展。

在数字计算机输人设备中,采用自整角机或旋转变压器进行模数转换,出现了多相自整角机和多相旋转变压器,以适应这一技术要求。

由于新原理、新技术、新材料、新工艺的发展,使电机在很多方面突破了传统的观念,已研制出一些新原理、新结构的电机。如研制成霍尔效应的自整角机及旋转变压器、霍尔无刷直流测速发电机;利用“压电逆效应”研制出压电直线步进电动机,其步距可达到0.01~5.00um;利用“介质极化”研制出驻极体电机;利用“磁性体的自旋再排列”研制出光电机、开关磁阻电机,以及在此基础上发展起来的双凸极永磁电机;此外还有电介质电动机、静电电动机、磁致伸缩电机、仿生电机、集成电路电动机等。

微特电机的进一步发展,已经不限于一般的电磁理论,而将与其他学科相互结合、相互促进。成为一门多种学科相互渗透的边缘学科。研究微特电机的原理、结构与应用,对21世纪自动化技术、计算机技术的开发与应用将具有广阔的前景。

三、真题练讲

1.（2021年河北省统一考试）下列哪项属于驱动用微特电机的性能指标（  ）

A. 定位精度

B. 分辨率