专题四十六 微特电机概述（课件）-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

《电机与变压器》（第5版） 高教社 专题四十六 微特电机概述 目录 01 考纲解读 04 内容归纳小结 02 知识点梳理和重点概念复习 03 真题或常考题讲解 2 考纲解读—常见考点 03 02 01 请判断下列微特电机中，哪些属于“作为控制用的微特电机”，哪些属于“作为驱动用的微特电机” 简述微特电机在现代工业中的1-2个主要发展趋势（如小型化、高精度化、低功耗化）。 “作为控制用的微特电机”与“作为驱动用的微特电机”核心功能不同，下列描述中符合“控制用微特电机”特点的是 考纲解读—考试要求 能结合生活或工业场景，说出微特电机1-2个关键发展趋势。 能清晰阐述两类微特电机的核心功能差异，明确“控制用”侧重精确响应控制信号、“驱动用”侧重输出动力带动负载的本质区别。 能准确区分“控制用微特电机”与“驱动用微特电机”，并能各列举1-2个典型实例。 4 考纲解读—易考题型 简述控制用微特电机与驱动用微特电机在功能上的主要区别 简答题 结合当前智能家居、汽车电子等领域，谈谈微特电机的发展趋势及对这些领域的影响 论述题 下列电机中，属于控制用微特电机的是（ ） 选择题 5 知识点梳理和重点概念复习—知识点思维导图 知识点梳理和重点概念复习 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。 一、作为控制用的微特电机 知识点梳理和重点概念复习 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。 一、作为控制用的微特电机 知识点梳理和重点概念复习 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。 一、作为控制用的微特电机 知识点梳理和重点概念复习 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。 一、作为控制用的微特电机 知识点梳理和重点概念复习 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。 一、作为控制用的微特电机 知识点梳理和重点概念复习 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。 二、作为驱动用的微特电机 知识点梳理和重点概念复习 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。 二、作为驱动用的微特电机 知识点梳理和重点概念复习 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。 二、作为驱动用的微特电机 知识点梳理和重点概念复习 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。 二、作为驱动用的微特电机 知识点梳理和重点概念复习 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。 二、作为驱动用的微特电机 知识点梳理和重点概念复习 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。 三、微特电机的发展概况 知识点梳理和重点概念复习 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。 三、微特电机的发展概况 知识点梳理和重点概念复习 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。 三、微特电机的发展概况 知识点梳理和重点概念复习 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。 三、微特电机的发展概况 知识点梳理和重点概念复习 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、微特电机的发展概况 常考习题练习与讲解—选择题 答案：C 解析：现代微特电机追求高效、低噪、智能（如自诊断），高功耗化不符合节能需求，不是发展趋势，故选C。 1.下列哪项不是微特电机的发展趋势（ ） A. 高效化 B. 低噪声化 C. 高功耗化 D. 智能化 22 常考习题练习与讲解—选择题 答案：C 解析：步进电机是控制用电机，每接收一个控制脉冲就转动一个固定角度，转动总角度与脉冲数量成正比；A、B、D不直接决定转动角度，故选C。 2.步进电机的转动角度与（ ）成正比 A. 电压大小 B. 电流大小 C. 控制脉冲数量 D. 负载大小 23 常考习题练习与讲解—选择题 答案：A 解析：电机效率通用定义为输出功率与输入功率的比值，驱动用电机需关注效率以节能。 3.驱动用微特电机的效率是指（ ） A. 输出功率与输入功率的比值 B. 控制精度与响应速度的比值 C. 输出扭矩与体积的比值 D. 转速与电压的比值 24 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：智能手机摄像头对焦需极高的位置精度，体现微特电机高精度化趋势。 4.下列应用中，微特电机“高精度化”趋势体现最明显的是（ ） A. 小型玩具车 B. 智能手机摄像头 C. 小型风扇 D. 微型手电筒 25 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：自整角机用于远距离同步传递角度信号，如多台设备间的角度协调控制。 5.自整角机在工作时，主要传递的是（ ） A. 功率信号 B. 角度信号 C. 电流信号 D. 电压信号 26 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：微型直流有刷电动机结构简单，用于驱动负载。 6.下列电机中，属于驱动用微特电机且结构最简单的是（ ） A. 步进电机 B. 微型直流有刷电动机 C. 伺服电机 D. 测速发电机 27 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：智能家居（如智能窗帘电机）、办公设备（如打印机）需低噪声运行，避免影响环境。 7.微特电机“低噪声化”发展的主要原因是（ ） A. 降低生产成本 B. 适应室内设备需求 C. 提高控制精度 D. 延长使用寿命 28 常考习题练习与讲解—选择题 答案：B 解析：控制用微特电机的核心是响应控制信号实现精确动作，无控制信号则无法完成控制功能。 8.控制用微特电机在工作时，必须依赖（ ） A. 大负载 B. 控制信号 C. 高电压 D. 高电流 29 常考习题练习与讲解—填空题 答案：智能手机摄像头对焦 解析：智能手机摄像头对焦需精确控制镜头位置，误差极小，能直观体现微特电机“高精度化”的发展趋势。 1.微特电机“高精度化”趋势主要体现在______，该场景需电机实现极高的位置或速度精度。 30 常考习题练习与讲解—填空题 答案：微型直流电动机；步进电机、测速发电机 解析：微型直流电动机侧重驱动负载，属于驱动用；步进电机精确控制角度，测速发电机检测转速并反馈控制，均属于控制用。 2.下列电机中：微型直流电动机、步进电机、测速发电机，属于驱动用的是______，属于控制用的是______。 31 常考习题练习与讲解—填空题 答案：控制电路 解析：集成化可减少外部电路连接，将电机与控制、驱动电路整合后，用户无需额外搭配电路，直接使用即可，简化了安装和使用。 3.微特电机“集成化”发展趋势是指将电机与______整合为一体，简化安装和使用流程。 32 常考习题练习与讲解—填空题 答案：瓦级或毫瓦级 解析：微特电机的“微”体现在体积小、功率低，驱动用微特电机多为瓦级或毫瓦级，与普通工业电机的千瓦级功率差异显著。 4.驱动用微特电机的功率通常在______级别，远低于普通大功率工业电机。 33 常考习题练习与讲解—判断题 答案：√ 解析：智能手机摄像头对焦需将镜头精确移动到指定位置，误差需控制在极小范围，只有高精度的微特电机才能满足该需求，因此能明显体现“高精度化”趋势。 1.微特电机“高精度化”趋势在智能手机摄像头对焦场景中体现明显，因为对焦需要极高的位置精度。（ ） 34 常考习题练习与讲解—判断题 答案：√ 解析：测速发电机的功能是检测电机转速并输出对应电信号，为控制系统提供反馈，辅助实现精确的转速控制，符合控制用微特电机的功能定位。 2.测速发电机能将转速信号转换为电信号，用于转速反馈控制，属于控制用微特电机。（ ） 35 常考习题练习与讲解—判断题 答案：× 解析：“集成化”是将微特电机与控制电路、驱动电路等配套部件整合为一体，简化安装和使用，并非将多个电机整合，也不是为了提高输出功率。 3.微特电机“集成化”是指将多个电机整合在一起，提高输出功率。（ ） 36 常考习题练习与讲解—判断题 答案：√ 解析：微特电机的“微”体现在体积小、功率低，驱动用微特电机多为瓦级或毫瓦级；普通工业电机需驱动大型设备，功率多在千瓦级及以上，二者功率差异显著。 4.驱动用微特电机的功率通常在瓦级或毫瓦级，远低于普通工业电机的千瓦级功率。（ ） 37 常考习题练习与讲解—简答题 答案：控制用微特电机的核心功能是精确响应控制信号，实现位置、转速、角度等参数的精准调节或信号检测；驱动用微特电机的核心功能是输出动力，带动小型负载运转，不侧重精确控制，更关注动力输出能力。 1.简述控制用微特电机与驱动用微特电机的核心功能区别。 38 常考习题练习与讲解—简答题 答案：（1）步进电机：典型应用场景为打印机打印头移动，通过控制脉冲数量精确调节打印头位置，实现精准打印；（2）伺服电机：典型应用场景为机器人关节定位，根据控制信号精确调节关节的转动角度和速度，确保机器人动作精准。 2.请列举2种控制用微特电机，并分别说明其典型应用场景。 39 常考习题练习与讲解—简答题 答案：主要原因是适应智能手机、智能穿戴设备等小型电子设备的安装空间需求，这类设备体积有限，需体积更小的微特电机适配。例如，智能手机的摄像头模组体积微小，需小型化的微特电机驱动镜头对焦，若电机体积过大，将无法装入摄像头模组。 3.微特电机“小型化”发展趋势的主要原因是什么？请结合具体应用场景说明。 40 常考习题练习与讲解—简答题 答案：输出扭矩是驱动用微特电机带动负载的关键指标，它决定了电机能否克服负载的阻力矩并驱动负载正常运转。若电机输出扭矩小于负载阻力矩，电机将无法带动负载转动，导致设备无法正常工作；只有输出扭矩大于或等于负载阻力矩，电机才能有效驱动负载，因此选型时需重点关注输出扭矩。 4.驱动用微特电机选型时，为何需重点关注输出扭矩参数？ 41 重点复习知识点： 1.微特电机按功能分为“控制用”和“驱动用”两类。 2.控制用微特电机以“精确控制”为核心，核心需求是位置、转速、角度的精准调节或信号检测；驱动用微特电机以“动力输出”为核心，核心需求是提供足够扭矩带动负载运转。 3.三个核心发展趋势及对应的应用场景——①小型化；②高精度化；③低功耗化。 阅读相关教材和课堂笔记，梳理重点知识点和关键概念。制作复习提纲或思维导图，以帮助理清知识框架和内部逻辑。进行练习题和例题的练习，加深对知识的理解和应用。 课堂小结 42 $