1、第第4章章控制電動機控制電動機傳動電機：傳動電機：主要用來完成主要用來完成能量的變換能量的變換，具有較高的力能指標(biāo)；，具有較高的力能指標(biāo)；控制電機：控制電機：主要用來完成主要用來完成控制信號的傳遞和變換控制信號的傳遞和變換，要求技術(shù)性，要求技術(shù)性能穩(wěn)定可靠、動作靈敏、精度能穩(wěn)定可靠、動作靈敏、精度高、體積小、重量輕、高、體積小、重量輕、耗電少。耗電少?？刂齐姍C一般用于自動控制、自動調(diào)節(jié)、遠(yuǎn)距離測量、隨控制電機一般用于自動控制、自動調(diào)節(jié)、遠(yuǎn)距離測量、隨動系統(tǒng)以及計算裝置中的微特電機。它是構(gòu)成開環(huán)控制、閉環(huán)動系統(tǒng)以及計算裝置中的微特電機。它是構(gòu)成開環(huán)控制、閉環(huán)控制、同步連接等系統(tǒng)的基礎(chǔ)元件，根據(jù)它

2、在自動控制系統(tǒng)中控制、同步連接等系統(tǒng)的基礎(chǔ)元件，根據(jù)它在自動控制系統(tǒng)中的職能可分為的職能可分為測量元件測量元件、放大元件放大元件、執(zhí)行元件執(zhí)行元件和和校正元件校正元件四類。四類?？刂齐姍C一般是小功率電機?？刂齐姍C一般是小功率電機。第第4章章控制電動機控制電動機4.1伺服電動機伺服電動機伺服電動機又稱執(zhí)行電動機，其最大特點是伺服電動機又稱執(zhí)行電動機，其最大特點是可控可控。與普通電動機相比具有如下特點：與普通電動機相比具有如下特點：（1）調(diào)速范圍廣，伺服電動機的轉(zhuǎn)速隨著控制電壓的改變）調(diào)速范圍廣，伺服電動機的轉(zhuǎn)速隨著控制電壓的改變而改變，能在很廣的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)；而改變，能在很廣的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)；

3、（2）轉(zhuǎn)子的慣性小，即能實現(xiàn)迅速啟動和停轉(zhuǎn)；）轉(zhuǎn)子的慣性小，即能實現(xiàn)迅速啟動和停轉(zhuǎn)；（3）控制功率小，過載能力強，可靠性好。）控制功率小，過載能力強，可靠性好。根據(jù)使用電源的不同，伺服電動機有根據(jù)使用電源的不同，伺服電動機有直流伺服電動機直流伺服電動機和和交交流伺服電動機流伺服電動機.第4章控制電動機（a）直流伺服電動機）直流伺服電動機（b）交流伺服電動機及其驅(qū)動器）交流伺服電動機及其驅(qū)動器伺服電動機伺服電動機第第4章章控制電動機控制電動機4.1.1交流伺服電動機交流伺服電動機1兩相交流伺服電動機結(jié)構(gòu)兩相交流伺服電動機結(jié)構(gòu)定子：勵磁繞組定子：勵磁繞組 wf，控制繞組，控制繞組wc轉(zhuǎn)子：鼠籠轉(zhuǎn)子

4、（細(xì)長），或非磁性杯形轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子：鼠籠轉(zhuǎn)子（細(xì)長），或非磁性杯形轉(zhuǎn)子第第4章章控制電動機控制電動機 1外定子鐵芯；外定子鐵芯；2杯形轉(zhuǎn)子；杯形轉(zhuǎn)子；3內(nèi)定子鐵芯；內(nèi)定子鐵芯；4轉(zhuǎn)軸；轉(zhuǎn)軸；5軸承；軸承；6定子繞組定子繞組非磁心空心杯轉(zhuǎn)子兩相交流伺服電動機的結(jié)構(gòu)非磁心空心杯轉(zhuǎn)子兩相交流伺服電動機的結(jié)構(gòu) 第第4章章控制電動機控制電動機兩相交流伺服電動機的特點和應(yīng)用兩相交流伺服電動機的特點和應(yīng)用河南工業(yè)大學(xué)河南工業(yè)大學(xué) .機電工程學(xué)院機電工程學(xué)院 第第4章章 控制電動機控制電動機機電傳動與控制機電傳動與控制 (1)當(dāng)兩相繞組分別加上相位相差當(dāng)兩相繞組分別加上相位相差90o的額定電壓時。的額定電壓時。對

5、稱兩相運行對稱兩相運行ic和和if產(chǎn)生產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場圓形旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生產(chǎn)生t轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。如果如果uc反相，即改變反相，即改變ic和和if的相序的相序旋轉(zhuǎn)磁場改變方向旋轉(zhuǎn)磁場改變方向n 的方向改變。的方向改變。同時減小同時減小uc和和uf而保持其而保持其90o的相位差的相位差圓形磁通勢圓形磁通勢的幅值的幅值 t n 。2.2.兩相交流伺服電動機的工作原理兩相交流伺服電動機的工作原理ufsm控制繞組控制繞組勵磁繞組勵磁繞組uccficif河南工業(yè)大學(xué)河南工業(yè)大學(xué) .機電工程學(xué)院機電工程學(xué)院 第第4章章 控制電動機控制電動機機電傳動與控制機電傳動與控制 (2)當(dāng)當(dāng)uc=0電動機處在單相狀態(tài)電

6、動機處在單相狀態(tài)脈振磁通勢脈振磁通勢f0。靜止時：靜止時：n=0，f0fffrtftrt =tftrtf=tr，t=0，不能起動；，不能起動；正在運行時：正在運行時： t0，轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)單相自轉(zhuǎn)！單相自轉(zhuǎn)！(3)uf=un，ucun且保持相位差為且保持相位差為90o時，時，或者或者uf=uc=un但兩者的相位差小于但兩者的相位差小于90o時。時。電動機處在不對稱運行狀態(tài)，將產(chǎn)生一個橢圓形旋轉(zhuǎn)電動機處在不對稱運行狀態(tài)，將產(chǎn)生一個橢圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢。磁通勢。河南工業(yè)大學(xué)河南工業(yè)大學(xué) .機電工程學(xué)院機電工程學(xué)院 第第4章章 控制電動機控制電動機機電傳動與控制機電傳動與控制 問題：問題：

7、當(dāng)控制電壓減到零時，此時相當(dāng)于運行中的單相異步電動機，電機當(dāng)控制電壓減到零時，此時相當(dāng)于運行中的單相異步電動機，電機一但轉(zhuǎn)動起來不會停下來，稱為一但轉(zhuǎn)動起來不會停下來，稱為“單相自轉(zhuǎn)單相自轉(zhuǎn)”，這是交流伺服電動機不，這是交流伺服電動機不允許的。允許的。解決方法：解決方法：使轉(zhuǎn)子具有較大電阻。使轉(zhuǎn)子具有較大電阻。0n(s)tt+t-tn0s=0nt0eu6 .0eu4 .0eu8 . 0eu控制電壓為零特性控制電壓為零特性 控制電壓不為零特性控制電壓不為零特性河南工業(yè)大學(xué)河南工業(yè)大學(xué) .機電工程學(xué)院機電工程學(xué)院 第第4章章 控制電動機控制電動機機電傳動與控制機電傳動與控制 uc=0時，只有勵磁繞

8、組通電，則電動機將以單相感應(yīng)電時，只有勵磁繞組通電，則電動機將以單相感應(yīng)電動機形式運行。勵磁繞組產(chǎn)生的脈動磁場可以分解為大小相動機形式運行。勵磁繞組產(chǎn)生的脈動磁場可以分解為大小相等、轉(zhuǎn)速相同、轉(zhuǎn)向相反的兩個圓形旋轉(zhuǎn)磁場（分別稱為正等、轉(zhuǎn)速相同、轉(zhuǎn)向相反的兩個圓形旋轉(zhuǎn)磁場（分別稱為正向旋轉(zhuǎn)磁場和反向旋轉(zhuǎn)磁場），如果電動機的同步轉(zhuǎn)速為向旋轉(zhuǎn)磁場和反向旋轉(zhuǎn)磁場），如果電動機的同步轉(zhuǎn)速為ns，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為n，則轉(zhuǎn)子相對于正向旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)差率為，則轉(zhuǎn)子相對于正向旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)差率為ss()snnns 轉(zhuǎn)子相對于反向旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)差率為轉(zhuǎn)子相對于反向旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)差率為 sssss2()22nnnnns

9、ssnn河南工業(yè)大學(xué)河南工業(yè)大學(xué) .機電工程學(xué)院機電工程學(xué)院 第第4章章 控制電動機控制電動機機電傳動與控制機電傳動與控制 電動機的總電磁轉(zhuǎn)矩為這兩個轉(zhuǎn)矩之差，即合成轉(zhuǎn)矩電動機的總電磁轉(zhuǎn)矩為這兩個轉(zhuǎn)矩之差，即合成轉(zhuǎn)矩2()tf s 正、反向旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生的電磁正、反向旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩分別為轉(zhuǎn)矩分別為t1，t2 1()tf s12ttt（a）轉(zhuǎn)子電阻較小）轉(zhuǎn)子電阻較小 （b）增大轉(zhuǎn)子電阻至）增大轉(zhuǎn)子電阻至sm1河南工業(yè)大學(xué)河南工業(yè)大學(xué) .機電工程學(xué)院機電工程學(xué)院 第第4章章 控制電動機控制電動機機電傳動與控制機電傳動與控制 3.3.控制特性控制特性

10、（1 1）幅值控制）幅值控制 通過改變控制電壓的通過改變控制電壓的幅值來改變電機速度。而幅值來改變電機速度。而控制電壓與勵磁電壓的相控制電壓與勵磁電壓的相位與差始終保持在位與差始終保持在90900 0。 在一定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩下，在一定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩下，控制電壓越高，電動機的控制電壓越高，電動機的轉(zhuǎn)速就越高，反之轉(zhuǎn)速越轉(zhuǎn)速就越高，反之轉(zhuǎn)速越低。低。幅值控制接線圖幅值控制接線圖 河南工業(yè)大學(xué)河南工業(yè)大學(xué) .機電工程學(xué)院機電工程學(xué)院 第第4章章 控制電動機控制電動機機電傳動與控制機電傳動與控制 3.3.控制特性控制特性（2 2）相位控制）相位控制 保持控制電壓的幅值保持控制電壓的幅值不變，改變控制電壓的相不

11、變，改變控制電壓的相位，電機的速度也相應(yīng)改位，電機的速度也相應(yīng)改變?？刂齐妷号c勵磁電壓變?？刂齐妷号c勵磁電壓的相位差增大，轉(zhuǎn)速增大。的相位差增大，轉(zhuǎn)速增大。相位差為零時，電動機轉(zhuǎn)相位差為零時，電動機轉(zhuǎn)速為零。速為零。（3 3）幅）幅- -相控制相控制 同時改變幅值與相位同時改變幅值與相位來達(dá)到改變轉(zhuǎn)速的目的。來達(dá)到改變轉(zhuǎn)速的目的。幅值幅值-相位控制接線圖相位控制接線圖 第四章控制電動機4.1.2直流伺服電動機直流伺服電動機1直流伺服電動機種類和特點直流伺服電動機種類和特點（1）按結(jié)構(gòu)分類）按結(jié)構(gòu)分類n傳統(tǒng)型傳統(tǒng)型與普通小型直流電動機相同，也是由定子、轉(zhuǎn)兩大部分組與普通小型直流電動機相同，也是由

12、定子、轉(zhuǎn)兩大部分組成的，只是它的容量與體積較小。成的，只是它的容量與體積較小。n低慣量型低慣量型具有時間常數(shù)小、響應(yīng)速度快的特點具有時間常數(shù)小、響應(yīng)速度快的特點。第四章控制電動機1直流伺服電動機種類和特點直流伺服電動機種類和特點（2）按勵磁方式分類）按勵磁方式分類n電磁式電磁式電磁式直流伺服電動機的磁場由勵磁電流通過勵磁繞組電磁式直流伺服電動機的磁場由勵磁電流通過勵磁繞組產(chǎn)產(chǎn)生，可分為他勵、并勵、串勵和復(fù)勵四種。生，可分為他勵、并勵、串勵和復(fù)勵四種。n永磁式永磁式永磁式直流伺服電動機的磁場由永久磁鐵產(chǎn)生，無須勵永磁式直流伺服電動機的磁場由永久磁鐵產(chǎn)生，無須勵磁繞組和勵磁電流。磁繞組和勵磁電流。

13、第四章控制電動機圖4-2第四章控制電動機2運行原理運行原理直流伺服電動機的機械特性公式與他勵直流電動機機械特直流伺服電動機的機械特性公式與他勵直流電動機機械特性公式相同。性公式相同。改變電樞電壓或改變磁通都可以控制直流伺服電動機的轉(zhuǎn)改變電樞電壓或改變磁通都可以控制直流伺服電動機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，前者稱為速和轉(zhuǎn)向，前者稱為電樞電壓控制法電樞電壓控制法，后者稱為，后者稱為勵磁磁場控制勵磁磁場控制法法。a02eemurntntkk k第四章控制電動機3靜態(tài)特性靜態(tài)特性直流伺服電動機的靜態(tài)特性主要指機械特性與調(diào)節(jié)特性。直流伺服電動機的靜態(tài)特性主要指機械特性與調(diào)節(jié)特性。1）機械特性）機械特性a0eunkmk

14、aktur02kemnrtk ka02eemurntntkk k第四章控制電動機4直流伺服電動機的使用原則直流伺服電動機的使用原則 電磁式直流伺服電動機在啟動時首先要接通勵磁電源，然電磁式直流伺服電動機在啟動時首先要接通勵磁電源，然后再加電樞電壓，以避免電樞繞組因長時間流過大電流而后再加電樞電壓，以避免電樞繞組因長時間流過大電流而燒壞電動機。燒壞電動機。 在電磁式直流伺服電動機的運行過程中，絕對要避免勵磁在電磁式直流伺服電動機的運行過程中，絕對要避免勵磁繞組斷線，以免造成電樞電流過大和繞組斷線，以免造成電樞電流過大和“飛車飛車”事故。事故。 永磁式直流伺服電動機的性能很大程度上取決于永磁材料永

15、磁式直流伺服電動機的性能很大程度上取決于永磁材料的優(yōu)劣。在安裝和使用這類電動機時，要注意防止劇烈的的優(yōu)劣。在安裝和使用這類電動機時，要注意防止劇烈的振動和沖擊，否則容易引起永磁體內(nèi)部磁疇排列的混亂，振動和沖擊，否則容易引起永磁體內(nèi)部磁疇排列的混亂，使永磁體退磁。另外，電動機應(yīng)盡量遠(yuǎn)離熱源，因為有些使永磁體退磁。另外，電動機應(yīng)盡量遠(yuǎn)離熱源，因為有些永磁材料的溫度系數(shù)較高，其磁性能易受溫度變化的影響。永磁材料的溫度系數(shù)較高，其磁性能易受溫度變化的影響。第四章控制電動機4.1.3兩相交流伺服電動機與直流伺服電動機的性能比較兩相交流伺服電動機與直流伺服電動機的性能比較1機械特性和調(diào)節(jié)特性機械特性和調(diào)節(jié)

16、特性直流伺服電動機的機械特性和調(diào)節(jié)特性都是線性的，且在直流伺服電動機的機械特性和調(diào)節(jié)特性都是線性的，且在不同控制電壓下機械特性是平行的，斜率不變。不同控制電壓下機械特性是平行的，斜率不變。兩相交流伺服電動機的機械特性和調(diào)節(jié)特性都是非線性的，兩相交流伺服電動機的機械特性和調(diào)節(jié)特性都是非線性的，且其線性化機械特性的斜率隨控制電壓的變化而變化，這些都且其線性化機械特性的斜率隨控制電壓的變化而變化，這些都將影響系統(tǒng)的動態(tài)精度將影響系統(tǒng)的動態(tài)精度。2體積、重量和效率體積、重量和效率當(dāng)輸出功率相同時，兩相交流伺服電動機要比直流伺服電當(dāng)輸出功率相同時，兩相交流伺服電動機要比直流伺服電動機的體積大、重量重、效

17、率低，則它只適用于功率為動機的體積大、重量重、效率低，則它只適用于功率為0.5100w的小功率系統(tǒng)，對于功率較大的控制系統(tǒng)，則較多地采的小功率系統(tǒng)，對于功率較大的控制系統(tǒng)，則較多地采用直流伺服電動機。用直流伺服電動機。第四章控制電動機4.1.3兩相交流伺服電動機與直流伺服電動機的性能比較兩相交流伺服電動機與直流伺服電動機的性能比較3動態(tài)響應(yīng)動態(tài)響應(yīng)動態(tài)響應(yīng)的快速性常以機電時間常數(shù)來衡量。由于直流伺動態(tài)響應(yīng)的快速性常以機電時間常數(shù)來衡量。由于直流伺服電動機轉(zhuǎn)子上有電樞繞組和換向器等，所以其轉(zhuǎn)動慣量要比服電動機轉(zhuǎn)子上有電樞繞組和換向器等，所以其轉(zhuǎn)動慣量要比兩相交流伺服電動機大得多。但由于直流伺服電

18、動機的機械特兩相交流伺服電動機大得多。但由于直流伺服電動機的機械特性比兩相感應(yīng)伺服電動機硬得多，直流伺服電動機的機電時間性比兩相感應(yīng)伺服電動機硬得多，直流伺服電動機的機電時間常數(shù)比交流伺服電動機的機電時間常數(shù)大得不多，但在帶較大常數(shù)比交流伺服電動機的機電時間常數(shù)大得不多，但在帶較大負(fù)載時，直流伺服電動機的機電時間常數(shù)就要比交流伺服電動負(fù)載時，直流伺服電動機的機電時間常數(shù)就要比交流伺服電動機的機電時間常數(shù)小。機的機電時間常數(shù)小。4“自轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象現(xiàn)象對于兩相交流伺服電動機而言，若參數(shù)選擇不當(dāng)或制造工對于兩相交流伺服電動機而言，若參數(shù)選擇不當(dāng)或制造工藝不良，可能會使電動機（在單相狀態(tài)下）產(chǎn)生藝不良

19、，可能會使電動機（在單相狀態(tài)下）產(chǎn)生“自轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象，現(xiàn)象，而直流伺服電動機卻不存在該問題。而直流伺服電動機卻不存在該問題。第四章控制電動機4.1.3兩相交流伺服電動機與直流伺服電動機的性能比較兩相交流伺服電動機與直流伺服電動機的性能比較5結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、運行可靠性及對系統(tǒng)的干擾等結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、運行可靠性及對系統(tǒng)的干擾等電刷和換向器的存在給直流伺服電動機帶來了一系列問題，電刷和換向器的存在給直流伺服電動機帶來了一系列問題，如電動機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且維護(hù)比較麻煩。如電動機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且維護(hù)比較麻煩。兩相交流伺服電動機結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，維護(hù)方便，使兩相交流伺服電動機結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，維護(hù)方便，使用壽命長

20、，特別適宜于在不易檢修的場合使用。用壽命長，特別適宜于在不易檢修的場合使用。河南工業(yè)大學(xué)河南工業(yè)大學(xué) .機電工程學(xué)院機電工程學(xué)院 第第4章章 控制電機控制電機機電傳動與控制機電傳動與控制 主要特點：主要特點： 能長期處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)下工作。能長期處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)下工作。 低轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)矩。低轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)矩。 反應(yīng)速度快、機械特性線性度好、低速穩(wěn)定性好。反應(yīng)速度快、機械特性線性度好、低速穩(wěn)定性好。 用途：用途： 用于對位置、速度的控制精度要求較高的系統(tǒng)。用于對位置、速度的控制精度要求較高的系統(tǒng)。河南工業(yè)大學(xué)河南工業(yè)大學(xué) .機電工程學(xué)院機電工程學(xué)院 第第4章章 控制電機控制電機機電傳動與控制機電傳動與控制 河

21、南工業(yè)大學(xué)河南工業(yè)大學(xué) .機電工程學(xué)院機電工程學(xué)院 第第4章章 控制電機控制電機機電傳動與控制機電傳動與控制 4.2.1永磁式直流力矩電動機的永磁式直流力矩電動機的結(jié)構(gòu)特性結(jié)構(gòu)特性nsnsnsnsnsnsnsnsnsns刷架環(huán)刷架環(huán)轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組電刷電刷結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點特點扁平形，帶槽的定子圓盤中嵌入永磁體。扁平形，帶槽的定子圓盤中嵌入永磁體。有分裝式和內(nèi)裝式兩種結(jié)構(gòu)形式。有分裝式和內(nèi)裝式兩種結(jié)構(gòu)形式。轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心定子定子河南工業(yè)大學(xué)河南工業(yè)大學(xué) .機電工程學(xué)院機電工程學(xué)院 第第4章章 控制電機控制電機機電傳動與控制機電傳動與控制 直流力矩電動機的定子與轉(zhuǎn)子直流力矩電動機的定子與轉(zhuǎn)子第四章控

22、制電動機4.2.2直流力矩電動機的特點直流力矩電動機的特點由于直流力矩電動機與其他伺服電動機在結(jié)構(gòu)上有較大不由于直流力矩電動機與其他伺服電動機在結(jié)構(gòu)上有較大不同，所以它有以下優(yōu)點：同，所以它有以下優(yōu)點：（1）具有高的力矩慣量比，使系統(tǒng)加速能力得以提高；）具有高的力矩慣量比，使系統(tǒng)加速能力得以提高；（2）可直接耦合傳動，省去了齒輪傳動鏈，消除了齒隙誤）可直接耦合傳動，省去了齒輪傳動鏈，消除了齒隙誤差，提高了系統(tǒng)精度；差，提高了系統(tǒng)精度；（3）反應(yīng)速度快，線性度好，結(jié)構(gòu)緊湊。）反應(yīng)速度快，線性度好，結(jié)構(gòu)緊湊。直流力矩電動機的特點主要體現(xiàn)在以下兩個方面。直流力矩電動機的特點主要體現(xiàn)在以下兩個方面。（

23、1）轉(zhuǎn)矩大）轉(zhuǎn)矩大aa222bi nlddtnfnbi ld第四章控制電動機4.2.2直流力矩電動機的特點直流力矩電動機的特點（2）轉(zhuǎn)速低）轉(zhuǎn)速低導(dǎo)體在磁場中運動切割磁力線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為導(dǎo)體在磁場中運動切割磁力線所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為設(shè)一對電刷間的并聯(lián)支路數(shù)為設(shè)一對電刷間的并聯(lián)支路數(shù)為2，則，則n/2根導(dǎo)體串聯(lián)后總的根導(dǎo)體串聯(lián)后總的感應(yīng)電動勢為，且在理想空載條件下，外加電壓與相平衡，因感應(yīng)電動勢為，且在理想空載條件下，外加電壓與相平衡，因此有：此有：aeblv60dnv aa0120uenbl dna0120unnbld第四章控制電動機4.3小功率同步電動機小功率同步電動機小功率同步電動機

24、仍屬于交流電動機，其結(jié)構(gòu)仍由定子和小功率同步電動機仍屬于交流電動機，其結(jié)構(gòu)仍由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。根據(jù)轉(zhuǎn)子機械結(jié)構(gòu)或轉(zhuǎn)子材料的不同，小功轉(zhuǎn)子兩部分組成。根據(jù)轉(zhuǎn)子機械結(jié)構(gòu)或轉(zhuǎn)子材料的不同，小功率同步電動機又分成永磁式、磁阻式和磁滯式等率同步電動機又分成永磁式、磁阻式和磁滯式等。4.3.1永磁式同步電動機永磁式同步電動機1基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)永磁式同步電動機包括定子和永磁式同步電動機包括定子和轉(zhuǎn)子兩部分。定子部分與一般同步轉(zhuǎn)子兩部分。定子部分與一般同步電動機的定子相同，定子鐵芯通常電動機的定子相同，定子鐵芯通常由帶有齒和槽的沖片疊成，在槽中由帶有齒和槽的沖片疊成，在槽中嵌入交流繞組。轉(zhuǎn)子主要由兩部分

25、嵌入交流繞組。轉(zhuǎn)子主要由兩部分構(gòu)成：用來產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁通的永久磁構(gòu)成：用來產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁通的永久磁鐵和置于轉(zhuǎn)子鐵芯槽中的鼠籠繞組。鐵和置于轉(zhuǎn)子鐵芯槽中的鼠籠繞組。轉(zhuǎn)子示意圖轉(zhuǎn)子示意圖第四章控制電動機4.3.1永磁式同步電動機永磁式同步電動機2工作原理工作原理 圖4-12 永磁式同步電動機的工作原理定子繞組通以三相或兩相定子繞組通以三相或兩相交流電流時，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。交流電流時，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。根據(jù)兩異性磁鐵互相吸引的原根據(jù)兩異性磁鐵互相吸引的原理，定子磁場的理，定子磁場的n極（或極（或s極）極）吸住轉(zhuǎn)子永久磁鐵的吸住轉(zhuǎn)子永久磁鐵的s極（或極（或n極），以同步角速度在空間旋極），以同步角速度在空間旋轉(zhuǎn)，即

26、轉(zhuǎn)子和定子磁場同步旋轉(zhuǎn)，即轉(zhuǎn)子和定子磁場同步旋轉(zhuǎn)。維持轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)。維持轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的電磁轉(zhuǎn)矩是由定子旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子永久是由定子旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子永久磁鐵磁場相互作用而產(chǎn)生的。磁鐵磁場相互作用而產(chǎn)生的。第四章控制電動機4.3.1永磁式同步電動機永磁式同步電動機3特點和用途特點和用途永磁式同步電動機的效率和功率因數(shù)都比較高，在同樣體永磁式同步電動機的效率和功率因數(shù)都比較高，在同樣體積下，其輸出功率也較大。但永磁式同步電動機除自動啟動式積下，其輸出功率也較大。但永磁式同步電動機除自動啟動式外，沒有啟動能力，且不可在異步狀態(tài)下運行。它廣泛地應(yīng)用外，沒有啟動能力，且不可在異步狀態(tài)下運行。它廣泛地應(yīng)用于

27、恒速驅(qū)動裝置，適合于輕載啟動。于恒速驅(qū)動裝置，適合于輕載啟動。第四章控制電動機4.3.2磁阻式電磁減速同步電動機磁阻式電磁減速同步電動機1基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)定子做成圓環(huán)形式，其內(nèi)表定子做成圓環(huán)形式，其內(nèi)表面有開口槽；轉(zhuǎn)子做成圓盤形式，面有開口槽；轉(zhuǎn)子做成圓盤形式，其外表也有開口槽。定子、轉(zhuǎn)子其外表也有開口槽。定子、轉(zhuǎn)子的齒數(shù)是不相等的，一般轉(zhuǎn)子齒的齒數(shù)是不相等的，一般轉(zhuǎn)子齒數(shù)大于定子齒數(shù)，數(shù)大于定子齒數(shù)，定子槽中裝有定子槽中裝有三相或單相電源供電的定子繞組，三相或單相電源供電的定子繞組，定子繞組接通電源便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁定子繞組接通電源便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁通，轉(zhuǎn)子槽內(nèi)不嵌繞組。通，轉(zhuǎn)子槽內(nèi)不嵌繞組。圖4-13

28、 磁阻式電磁減速同步電動機第四章控制電動機4.3.2磁阻式電磁減速同步電動機磁阻式電磁減速同步電動機2工作原理工作原理在圖示瞬間位置（在圖示瞬間位置（a），定），定子繞組所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的軸線子繞組所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的軸線正好和定子齒正好和定子齒1和和4的中心線重合。的中心線重合。當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)過一個定子齒距到當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)過一個定子齒距到b位置時，旋轉(zhuǎn)磁場的軸線正好和位置時，旋轉(zhuǎn)磁場的軸線正好和定子齒定子齒2和和5的中心線重合的中心線重合。由于。由于磁力線要繼續(xù)保持自己磁路的磁磁力線要繼續(xù)保持自己磁路的磁阻為最小，則力圖使轉(zhuǎn)子齒阻為最小，則力圖使轉(zhuǎn)子齒2和和6轉(zhuǎn)到與定子齒轉(zhuǎn)到與定子齒2和和5相對齊

29、的位相對齊的位置上。置上。圖4-13 磁阻式電磁減速同步電動機第四章控制電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度為定子旋轉(zhuǎn)磁場的角速度和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角速度之比為電動機的旋轉(zhuǎn)角速度為圖4-13 磁阻式電磁減速同步電動機sr22zz0rrssrrs222zkzzzzzrsrs0rr2zzzzfzzp第四章控制電動機4.3.2磁阻式電磁減速同步電動機磁阻式電磁減速同步電動機3特點和用途特點和用途一般的磁阻式同步電動機轉(zhuǎn)子上也加裝有鼠籠繞組，并采一般的磁阻式同步電動機轉(zhuǎn)子上也加裝有鼠籠繞組，并采用異步啟動法，則當(dāng)轉(zhuǎn)子速度接近同步轉(zhuǎn)速時，磁阻轉(zhuǎn)矩會將用異步啟動法，則當(dāng)轉(zhuǎn)子速度接近同步轉(zhuǎn)速時，磁阻轉(zhuǎn)矩會將轉(zhuǎn)子帶入同步運行狀態(tài)。這

30、種電動機結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，可轉(zhuǎn)子帶入同步運行狀態(tài)。這種電動機結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，可用于記錄儀表、攝影機、錄音機及復(fù)印機等設(shè)備中。用于記錄儀表、攝影機、錄音機及復(fù)印機等設(shè)備中。而磁阻式電磁減速同步電動機無須加啟動繞組，它的結(jié)構(gòu)而磁阻式電磁減速同步電動機無須加啟動繞組，它的結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，成本較低。而且它的轉(zhuǎn)速一般為每分鐘幾十簡單，制造方便，成本較低。而且它的轉(zhuǎn)速一般為每分鐘幾十轉(zhuǎn)到每分鐘上百轉(zhuǎn)之間，因此它是一種常用的低速電動機。轉(zhuǎn)到每分鐘上百轉(zhuǎn)之間，因此它是一種常用的低速電動機。第四章控制電動機4.3.3磁滯式同步電動機磁滯式同步電動機1基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子的有效層由具有顯著磁滯特性的硬磁

31、材料制成，但不轉(zhuǎn)子的有效層由具有顯著磁滯特性的硬磁材料制成，但不預(yù)先充磁，磁化是在電動機啟動過程中直接依靠定子磁場進(jìn)行預(yù)先充磁，磁化是在電動機啟動過程中直接依靠定子磁場進(jìn)行的。轉(zhuǎn)子為光滑的圓柱體，分內(nèi)層和外層。外層由磁滯材料構(gòu)的。轉(zhuǎn)子為光滑的圓柱體，分內(nèi)層和外層。外層由磁滯材料構(gòu)成，內(nèi)層是非磁性或磁性的套筒。成，內(nèi)層是非磁性或磁性的套筒。（a）轉(zhuǎn)子的內(nèi)部結(jié)構(gòu) （b）非磁性材料套筒的轉(zhuǎn)子磁路 （c）磁性材料套筒的轉(zhuǎn)子磁路圖4-14 磁滯式同步電動機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu) 第四章控制電動機4.3.3磁滯式同步電動機2工作原理圖4-15磁滯式同步電動機的工作原理第四章控制電動機4.3.3磁滯式同步電動機磁滯式同

32、步電動機3特點和用途特點和用途具有較大的啟動轉(zhuǎn)矩，能自行進(jìn)入同步狀態(tài)，并能穩(wěn)定在具有較大的啟動轉(zhuǎn)矩，能自行進(jìn)入同步狀態(tài)，并能穩(wěn)定在同步狀態(tài)下運轉(zhuǎn)；結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、機械強度高，適合于同步狀態(tài)下運轉(zhuǎn)；結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、機械強度高，適合于高速運轉(zhuǎn)；具有啟動電流小、電磁噪聲小的特點。但與其他類高速運轉(zhuǎn)；具有啟動電流小、電磁噪聲小的特點。但與其他類型的同步電動機相比，磁滯式同步電動機的重量和體積較大，型的同步電動機相比，磁滯式同步電動機的重量和體積較大，價格較貴，效率和功率因數(shù)都較低。價格較貴，效率和功率因數(shù)都較低。磁滯式同步電動機一般用于磁滯式同步電動機一般用于l20w以下要求轉(zhuǎn)速恒定的場以下要

33、求轉(zhuǎn)速恒定的場合，特別適宜在轉(zhuǎn)動慣量較大、頻繁啟動、恒轉(zhuǎn)矩、高速類驅(qū)合，特別適宜在轉(zhuǎn)動慣量較大、頻繁啟動、恒轉(zhuǎn)矩、高速類驅(qū)動裝置上使用。動裝置上使用。第四章控制電動機4.4步進(jìn)電動機步進(jìn)電動機步進(jìn)電動機是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成機械位移的機電執(zhí)步進(jìn)電動機是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成機械位移的機電執(zhí)行元件。每當(dāng)一個脈沖信號施加于步進(jìn)電動機的控制繞組時，行元件。每當(dāng)一個脈沖信號施加于步進(jìn)電動機的控制繞組時，其轉(zhuǎn)軸就轉(zhuǎn)過一個固定的角度（步距角），因此，步進(jìn)電動機其轉(zhuǎn)軸就轉(zhuǎn)過一個固定的角度（步距角），因此，步進(jìn)電動機又稱脈沖電動機，其輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比，轉(zhuǎn)又稱脈沖電動機，其輸出的角位移與輸入的

34、脈沖數(shù)成正比，轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。速與脈沖頻率成正比。第四章控制電動機4.4步進(jìn)電動機步進(jìn)電動機4.4.1步進(jìn)電動機的結(jié)構(gòu)與分類步進(jìn)電動機的結(jié)構(gòu)與分類圖4-16步進(jìn)電動機的分類第四章控制電動機4.4步進(jìn)電動機步進(jìn)電動機4.4.1步進(jìn)電動機的結(jié)構(gòu)與分類步進(jìn)電動機的結(jié)構(gòu)與分類第四章控制電動機4.4.2步進(jìn)電動機的工作原理步進(jìn)電動機的工作原理一拍一拍從一次通電到另一次通電。從一次通電到另一次通電。步距角步距角每一拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度。每一拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度。運行方式運行方式(1)m 相單相單m 拍運行（三相單三拍運行）拍運行（三相單三拍運行）(2)m 相雙相雙m 拍運行（三相雙三拍運行）拍運行（三相雙三

35、拍運行）(3)m 相單雙相單雙2m 拍運行（三相單雙六拍運行）拍運行（三相單雙六拍運行）1通電方式的分析河南工業(yè)大學(xué)河南工業(yè)大學(xué) .機電工程學(xué)院機電工程學(xué)院 第第4章章 控制電機控制電機機電傳動與控制機電傳動與控制 1423142314231423u1u2v1v2w2w11）m 相單相單m 拍運行（三相單三拍運行）拍運行（三相單三拍運行）通電順序：通電順序：u相相v相相w相相u相。相。u相通電相通電1423u1u2v1v2w2w11423v相通電相通電u1u2v1v2w2w1w相通電相通電14231423一步一步兩步兩步三步三步步距角：步距角： = 30河南工業(yè)大學(xué)河南工業(yè)大學(xué) .機電工程學(xué)院

36、機電工程學(xué)院 第第4章章 控制電機控制電機機電傳動與控制機電傳動與控制 河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院2）m 相雙相雙m 拍運行（三相雙三拍運行）拍運行（三相雙三拍運行）通電順序：通電順序：uv相相vw相相wu相。相。1423u1u2v1v2w2w1uv相通電相通電14231423u1u2v1v2w2w1vw相通電相通電14231423u1u2v1v2w2w1wu相通電相通電1423步距角：步距角： = 3014231423河南工業(yè)大學(xué)河南工業(yè)大學(xué) .機電工程學(xué)院機電工程學(xué)院 第第4章章 控制電機控制電機機電傳動與控制機電傳動與控制 3）m 相單雙相單雙2m 拍運行拍運行(三相單雙六拍運行）三相單雙

37、六拍運行）通電順序：通電順序：uuvvvwwwuu。1423u1u2v1v2w2w111423u1u2v1v2w2w121423u1u2v1v2w2w131423u1u2v1v2w2w141423u1u2v1v2w2w151423u1u2v1v2w2w161423步距角：步距角： = 15第四章控制電動機4.4.2步進(jìn)電動機的工作原理步進(jìn)電動機的工作原理2步距角和轉(zhuǎn)速的計算步距角和轉(zhuǎn)速的計算由于每完成一次通電循環(huán)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個齒，所以步距角由于每完成一次通電循環(huán)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個齒，所以步距角等于轉(zhuǎn)子齒距角（相鄰兩齒中心線所夾的角度）除以拍數(shù)，即等于轉(zhuǎn)子齒距角（相鄰兩齒中心線所夾的角度）除以拍數(shù)，

38、即br360z nbr6060360ffnz n式中，式中，m為定子相數(shù)；為定子相數(shù)；n為拍數(shù)，為拍數(shù)，n=m或或n=2m。 反應(yīng)式步進(jìn)電動機的轉(zhuǎn)速可按下式計算，即反應(yīng)式步進(jìn)電動機的轉(zhuǎn)速可按下式計算，即第四章控制電動機第四章控制電動機4.4.3步進(jìn)電動機的運行特性步進(jìn)電動機的運行特性1步進(jìn)電動機的靜態(tài)特性步進(jìn)電動機的靜態(tài)特性當(dāng)步進(jìn)電動機一相或幾相通入恒定不變的直流電流時，轉(zhuǎn)當(dāng)步進(jìn)電動機一相或幾相通入恒定不變的直流電流時，轉(zhuǎn)子將固定在某一位置上保持不動，這一狀態(tài)稱為靜止?fàn)顟B(tài)。子將固定在某一位置上保持不動，這一狀態(tài)稱為靜止?fàn)顟B(tài)。 規(guī)定定子、轉(zhuǎn)子齒軸線重規(guī)定定子、轉(zhuǎn)子齒軸線重合的位置為靜態(tài)空載情況下

39、的合的位置為靜態(tài)空載情況下的初始穩(wěn)定平衡位置，轉(zhuǎn)子偏離初始穩(wěn)定平衡位置，轉(zhuǎn)子偏離初始穩(wěn)定平衡位置的電角度稱初始穩(wěn)定平衡位置的電角度稱為失調(diào)角。在靜止?fàn)顟B(tài)下，電為失調(diào)角。在靜止?fàn)顟B(tài)下，電磁轉(zhuǎn)矩與失調(diào)角之間的函數(shù)關(guān)磁轉(zhuǎn)矩與失調(diào)角之間的函數(shù)關(guān)系稱為步進(jìn)電動機的矩角特性。系稱為步進(jìn)電動機的矩角特性。 eemesintt 第四章控制電動機4.4.3步進(jìn)電動機的運行特性步進(jìn)電動機的運行特性1步進(jìn)電動機的靜態(tài)特性步進(jìn)電動機的靜態(tài)特性e0e0t 第四章控制電動機4.4.3步進(jìn)電動機的運行特性步進(jìn)電動機的運行特性2步進(jìn)運行狀態(tài)步進(jìn)運行狀態(tài)當(dāng)接入控制繞組的脈沖頻率較低，電動機轉(zhuǎn)子完成一步之當(dāng)接入控制繞組的脈沖頻率

40、較低，電動機轉(zhuǎn)子完成一步之后，下一個脈沖才到來，則電動機呈現(xiàn)出一轉(zhuǎn)一停的狀態(tài)，稱后，下一個脈沖才到來，則電動機呈現(xiàn)出一轉(zhuǎn)一停的狀態(tài)，稱此狀態(tài)為步進(jìn)運行狀態(tài)。此狀態(tài)為步進(jìn)運行狀態(tài)。第四章控制電動機4.4.3步進(jìn)電動機的運行特性步進(jìn)電動機的運行特性3連續(xù)運行狀態(tài)連續(xù)運行狀態(tài)當(dāng)脈沖頻率當(dāng)脈沖頻率f較高時，電動機轉(zhuǎn)子未停止而下一個脈沖已經(jīng)較高時，電動機轉(zhuǎn)子未停止而下一個脈沖已經(jīng)到來，此時步進(jìn)電動機已經(jīng)不是一步一步地轉(zhuǎn)動，而是呈連續(xù)到來，此時步進(jìn)電動機已經(jīng)不是一步一步地轉(zhuǎn)動，而是呈連續(xù)運轉(zhuǎn)狀態(tài)。運轉(zhuǎn)狀態(tài)。圖4-26 步進(jìn)電動機的矩頻特性第四章控制電動機4.4.4步進(jìn)電動機的主要性能指標(biāo)步進(jìn)電動機的主要性

41、能指標(biāo)1）步距角）步距角步距角是步進(jìn)電動機的主要性能指標(biāo)之一。不同的應(yīng)用步距角是步進(jìn)電動機的主要性能指標(biāo)之一。不同的應(yīng)用場合，對步距角大小的要求不同。場合，對步距角大小的要求不同。2）靜態(tài)步距角誤差）靜態(tài)步距角誤差即實際的步距角同理論的步距角之間的差值。常用理論步即實際的步距角同理論的步距角之間的差值。常用理論步距角的百分?jǐn)?shù)或絕對值來衡量。距角的百分?jǐn)?shù)或絕對值來衡量。3）最大靜轉(zhuǎn)矩）最大靜轉(zhuǎn)矩指步進(jìn)電動機在規(guī)定的通電相數(shù)下矩角特性上的轉(zhuǎn)矩最大指步進(jìn)電動機在規(guī)定的通電相數(shù)下矩角特性上的轉(zhuǎn)矩最大值。通常技術(shù)數(shù)據(jù)中所規(guī)定的最大靜轉(zhuǎn)矩是指一相繞組通上額值。通常技術(shù)數(shù)據(jù)中所規(guī)定的最大靜轉(zhuǎn)矩是指一相繞組通

42、上額定電流時的最大轉(zhuǎn)矩值。定電流時的最大轉(zhuǎn)矩值。第四章控制電動機4.4.4步進(jìn)電動機的主要性能指標(biāo)步進(jìn)電動機的主要性能指標(biāo)4）啟動頻率和啟動矩頻特性）啟動頻率和啟動矩頻特性啟動頻率是能夠使步進(jìn)電動機由靜止定位狀態(tài)不失步地啟啟動頻率是能夠使步進(jìn)電動機由靜止定位狀態(tài)不失步地啟動，并進(jìn)入正常運行的控制脈沖最高頻率，又稱突跳頻率。動，并進(jìn)入正常運行的控制脈沖最高頻率，又稱突跳頻率。5）運行頻率和運行矩頻特性）運行頻率和運行矩頻特性運行頻率是指步進(jìn)電動機啟動后，在控制脈沖頻率連續(xù)上運行頻率是指步進(jìn)電動機啟動后，在控制脈沖頻率連續(xù)上升時，能維持不失步運行的最高頻率。通常給出的也是空載情升時，能維持不失步運

43、行的最高頻率。通常給出的也是空載情況下的運行頻率。況下的運行頻率。6）額定電流和額定電壓）額定電流和額定電壓額定電流是指電動機靜止時每相繞組允許通過的最大電流。額定電流是指電動機靜止時每相繞組允許通過的最大電流。額定電壓是指驅(qū)動電源提供的直流電壓。額定電壓是指驅(qū)動電源提供的直流電壓。第四章控制電動機4.4.5步進(jìn)電動機的選擇步進(jìn)電動機的選擇1步距角的選擇步距角的選擇電動機的步距角取決于負(fù)載精度的要求。可將負(fù)載的最小分電動機的步距角取決于負(fù)載精度的要求?？蓪⒇?fù)載的最小分辨率換算到電動機軸上，看看每個當(dāng)量電動機應(yīng)走多少角度，電辨率換算到電動機軸上，看看每個當(dāng)量電動機應(yīng)走多少角度，電動機的步距角應(yīng)等

44、于或小于此角度。動機的步距角應(yīng)等于或小于此角度。2靜力矩的選擇靜力矩的選擇靜力矩選擇的依據(jù)是電動機工作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性靜力矩選擇的依據(jù)是電動機工作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載兩種。一般情況下，靜力矩應(yīng)在摩擦負(fù)載的負(fù)載和摩擦負(fù)載兩種。一般情況下，靜力矩應(yīng)在摩擦負(fù)載的2-3倍倍內(nèi)為好，靜力矩一旦選定，電動機的機座及長度便能確定下來。內(nèi)為好，靜力矩一旦選定，電動機的機座及長度便能確定下來。3電流的選擇電流的選擇對于對于靜力矩一樣的電動機，因電流參數(shù)不同，所以其運對于對于靜力矩一樣的電動機，因電流參數(shù)不同，所以其運行特性差別很大?？梢罁?jù)矩頻特性曲線圖來判斷電動機的電流。行特性差別很大

45、?？梢罁?jù)矩頻特性曲線圖來判斷電動機的電流。第四章控制電動機4.5直線電動機直線電動機直線電動機是近年來國內(nèi)外積極研究發(fā)展的新型電動機之直線電動機是近年來國內(nèi)外積極研究發(fā)展的新型電動機之一，它是一種不需要中間轉(zhuǎn)換裝置，而能直接做直線運動的電一，它是一種不需要中間轉(zhuǎn)換裝置，而能直接做直線運動的電動機械。動機械。圖圖4-27從旋轉(zhuǎn)電動機到直線電動機的演變從旋轉(zhuǎn)電動機到直線電動機的演變第四章控制電動機4.5直線電動機直線電動機與旋轉(zhuǎn)電動機相比，直線電動機主要有以下優(yōu)點：與旋轉(zhuǎn)電動機相比，直線電動機主要有以下優(yōu)點：（1）由于不需要中間傳動機構(gòu)，所以整個系統(tǒng)得到簡化，）由于不需要中間傳動機構(gòu)，所以整個系統(tǒng)

46、得到簡化，精度提高，振動和噪聲減小；精度提高，振動和噪聲減小；（2）由于不存在中間傳動機構(gòu)的慣量和阻力矩的影響，所）由于不存在中間傳動機構(gòu)的慣量和阻力矩的影響，所以電動機加速和減速的時間短，可實現(xiàn)快速啟動和正、反向運以電動機加速和減速的時間短，可實現(xiàn)快速啟動和正、反向運行；行；（3）普通旋轉(zhuǎn)電動機由于受到離心力的作用，其圓周速度）普通旋轉(zhuǎn)電動機由于受到離心力的作用，其圓周速度有所限制，而直線電動機運行時，其部件不受離心力的影響，有所限制，而直線電動機運行時，其部件不受離心力的影響，因此它的直線速度可以不受限制；因此它的直線速度可以不受限制；第四章控制電動機4.5直線電動機直線電動機與旋轉(zhuǎn)電動機

47、相比，直線電動機主要有以下優(yōu)點：與旋轉(zhuǎn)電動機相比，直線電動機主要有以下優(yōu)點：（4）由于散熱面積大，容易冷卻，所以直線電動機可以承）由于散熱面積大，容易冷卻，所以直線電動機可以承受較高的電磁負(fù)荷，容量定額較高；受較高的電磁負(fù)荷，容量定額較高；（5）由于直線電動機結(jié)構(gòu)簡單，且它的初級鐵芯在嵌線后）由于直線電動機結(jié)構(gòu)簡單，且它的初級鐵芯在嵌線后可以用環(huán)氧樹脂密封成一個整體，所以可以在一些特殊場合中可以用環(huán)氧樹脂密封成一個整體，所以可以在一些特殊場合中應(yīng)用，如可在潮濕環(huán)境甚至水中使用。應(yīng)用，如可在潮濕環(huán)境甚至水中使用。第四章控制電動機4.5.1直線異步電動機直線異步電動機1基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)按照結(jié)構(gòu)形式

48、的不同，直線異步電動機分為扁平形直線電按照結(jié)構(gòu)形式的不同，直線異步電動機分為扁平形直線電動機和圓筒形直線動電動機。動機和圓筒形直線動電動機。圖4-28扁平形單邊直線異步電動機第四章控制電動機圖圖4-29扁平型雙邊直線異步電動機扁平型雙邊直線異步電動機4.5.1直線異步電動機直線異步電動機1基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)第四章控制電動機4.5.1直線異步電動機直線異步電動機1基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)圖圖4-30圓筒形直線異步電動機的演變圓筒形直線異步電動機的演變第四章控制電動機4.5.1直線異步電動機直線異步電動機2工作原理工作原理當(dāng)初級的多相繞組通入多相電流后，會產(chǎn)生一個氣隙磁場，當(dāng)初級的多相繞組通入多相電流后，會

49、產(chǎn)生一個氣隙磁場，這個磁場的磁感應(yīng)強度按通電的相序順序做直線移動該磁場稱這個磁場的磁感應(yīng)強度按通電的相序順序做直線移動該磁場稱為行波磁場。為行波磁場。行波磁場的運行速度行波磁場的運行速度圖圖4-31直線異步電動機的工作原理直線異步電動機的工作原理s2vf第四章控制電動機4.5.1直線異步電動機直線異步電動機2工作原理工作原理在行波磁場切割下，次級導(dǎo)條將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流，在行波磁場切割下，次級導(dǎo)條將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流，所有導(dǎo)條的電流和氣隙磁場相互作用，產(chǎn)生切向電磁力。如果所有導(dǎo)條的電流和氣隙磁場相互作用，產(chǎn)生切向電磁力。如果初級固定不動，次級就順著行波磁場運動的方向做直線運動。初級固定不動，次級就順著行波磁場運動的方向做直線運動。次級的運行速度次級的運行速度圖圖4-31直線異步電動機的工作原理直線異步電動機的工作原理1(1)2(1)vs vfss為滑差率為滑差率s為 ssvvsv第四章控制電動機4.5.1直線異步電動機直線異步電動機3用途及特點用途及特點直線異步電動機主要應(yīng)用于各種