各類電機(jī)簡介

駱駝草

<STRONG><SPAN class=tpc_title>各類電機(jī)簡介</SPAN><BR><BR></STRONG><SPAN class=tpc_content><FONT size=2>步進(jìn)電機(jī) <BR>　　步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)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(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。 <BR><BR>　　上個(gè)世紀(jì)就出現(xiàn)了步進(jìn)電動機(jī)，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(jìn)電動機(jī)沒有什么區(qū)別，也是依靠氣隙磁導(dǎo)的變化來產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。在本世紀(jì)初，由于資本主義列強(qiáng)爭奪殖民地，造船工業(yè)發(fā)展很快，同時(shí)也使得步進(jìn)電動機(jī)的技術(shù)得到了長足的進(jìn)步。到了80年代后，由于廉價(jià)的微型計(jì)算機(jī)以多功能的姿態(tài)出現(xiàn)，步進(jìn)電動機(jī)的控制方式更加靈活多樣。原來的步進(jìn)電機(jī)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(jì)電路。計(jì)算機(jī)則通過軟件來控制步進(jìn)電機(jī)，更好地挖掘出電動機(jī)的潛力。因此，用計(jì)算機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)已經(jīng)成為了一種必然的趨勢，也符合數(shù)字化的時(shí)代趨勢。步進(jìn)電機(jī)和普通電動機(jī)不同之處是步進(jìn)電機(jī)接受脈沖信號的控制。步進(jìn)電機(jī)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(lì)磁繞組按照順序輪流接通直流電源。由于勵(lì)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(jìn)式的轉(zhuǎn)動，隨著脈沖頻率的增高，轉(zhuǎn)速就會增大。步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)同時(shí)與相數(shù)、分配數(shù)、轉(zhuǎn)子齒輪數(shù)有關(guān)。 <BR><BR>　　現(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)、永磁式步進(jìn)電機(jī)、混合式步進(jìn)電機(jī)和單相式步進(jìn)電機(jī)等。其中反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵(lì)磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。現(xiàn)階段，反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)獲得最多的應(yīng)用。 <BR><BR><BR>步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器 <BR>　　步進(jìn)電機(jī)和普通電機(jī)的區(qū)別主要就在于其脈沖驅(qū)動的形式，正是這個(gè)特點(diǎn)，步進(jìn)電機(jī)可以和現(xiàn)代的數(shù)字控制技術(shù)相結(jié)合。不過步進(jìn)電機(jī)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(jī)。在精度不是需要特別高的場合就可以使用步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)可以發(fā)揮其結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高和成本低的特點(diǎn)。使用恰當(dāng)?shù)臅r(shí)候，甚至可以和直流伺服電動機(jī)性能相媲美。 <BR><BR>　　步進(jìn)電機(jī)廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)踐的各個(gè)領(lǐng)域。它最大的應(yīng)用是在數(shù)控機(jī)床的制造中，因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)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(rèn)為是理想的數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行元件。早期的步進(jìn)電機(jī)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(dá)。隨著步進(jìn)電動機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電動機(jī)已經(jīng)能夠單獨(dú)在系統(tǒng)上進(jìn)行使用，成為了不可替代的執(zhí)行元件。比如步進(jìn)電動機(jī)用作數(shù)控銑床進(jìn)給伺服機(jī)構(gòu)的驅(qū)動電動機(jī)，在這個(gè)應(yīng)用中，步進(jìn)電動機(jī)可以同時(shí)完成兩個(gè)工作，其一是傳遞轉(zhuǎn)矩，其二是傳遞信息。步進(jìn)電機(jī)也可以作為數(shù)控蝸桿砂輪磨邊機(jī)同步系統(tǒng)的驅(qū)動電動機(jī)。除了在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用，步進(jìn)電機(jī)也可以并用在其他的機(jī)械上，比如作為自動送料機(jī)中的馬達(dá)，作為通用的軟盤驅(qū)動器的馬達(dá)，也可以應(yīng)用在打印機(jī)和繪圖儀中。 <BR><BR>　　步進(jìn)電動機(jī)以其顯著的特點(diǎn)，在數(shù)字化制造時(shí)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(jìn)電機(jī)本身技術(shù)的提高，步進(jìn)電機(jī)將會在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。<BR><BR>常用單相交流感應(yīng)電動機(jī)種類<BR><BR>在家用電器設(shè)備中，常配有小型單相交流感應(yīng)電動機(jī)。交流感應(yīng)電動機(jī)因應(yīng)用類別的差異，一般可分為分相式電動機(jī)、電容啟動式電動機(jī)、永久分相式電容電動機(jī)、罩極式電動機(jī)、永磁直流電動機(jī)及交直流電動機(jī)等類型。<BR>　　一般的三相交流感應(yīng)電動機(jī)在接通三相交流電后，電機(jī)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(jī)，只能產(chǎn)生極性和強(qiáng)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(jī)必須另外設(shè)計(jì)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(jī)有分相啟動式、罩極式、電容啟動式等種類。 <BR><BR><BR>　　1、分相啟動式電動機(jī)<BR>　　分相式電動機(jī)廣泛應(yīng)用于電冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)等家用電器中。該電機(jī)有一個(gè)鼠籠式轉(zhuǎn)子和主、副兩個(gè)定子繞組。兩個(gè)繞組相差一個(gè)很大的相位角，使副繞組中的電流和磁通達(dá)到最大值的時(shí)間比主繞組早一些，因而能產(chǎn)生一個(gè)環(huán)繞定子旋轉(zhuǎn)的磁通。這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁通切割轉(zhuǎn)子上的導(dǎo)體，使轉(zhuǎn)子導(dǎo)體感應(yīng)一個(gè)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(dāng)電機(jī)一旦啟動，轉(zhuǎn)速上升至額定轉(zhuǎn)速70%時(shí)，離心開關(guān)脫開副繞組即斷電，電機(jī)即可正常運(yùn)轉(zhuǎn)。<BR><BR>　　2、罩極式電動機(jī)<BR>　　罩極式單相交流電動機(jī)，它的結(jié)構(gòu)簡單，其電氣性能略差于其他單相電機(jī)，但由于制作成本低，運(yùn)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(fēng)扇、電吹風(fēng)、吸塵器等小型家用電器中。罩極式電動機(jī)只有主繞組，沒有副繞級（啟動繞組），它在電機(jī)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(dāng)電動機(jī)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(jī)轉(zhuǎn)子便旋轉(zhuǎn)啟動工作。罩極式單相電動機(jī)還有一個(gè)特點(diǎn)，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。<BR><BR>　　3、電容式啟動電動機(jī)<BR>　　該類電動機(jī)可分為電容分相啟動電機(jī)和永久分相電容電機(jī)。這種電機(jī)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(fēng)扇、排風(fēng)扇、抽油煙機(jī)等家用電器中。電容分相式電動機(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)。<BR>　　對于永久分相電容電動機(jī)來說，均與啟動繞組串接。由于永久分相電機(jī)其啟動的轉(zhuǎn)矩較小，因此很適于排風(fēng)機(jī)、抽風(fēng)機(jī)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(jī)，由于其運(yùn)行繞組分正、反相繞制設(shè)定，所以只要切換運(yùn)行繞組和啟動繞組的串接方向，即可方便實(shí)現(xiàn)電機(jī)逆、順方向運(yùn)轉(zhuǎn)。<BR><BR>　　4、交、直流兩用電動機(jī)<BR>　　一般常用單相交流電動機(jī)，在交流50Hz電源中運(yùn)行時(shí)，電動機(jī)轉(zhuǎn)速較高的也只能達(dá)每分鐘3000轉(zhuǎn)。而交直流兩用電動機(jī)在交流或直流供電下，其電機(jī)轉(zhuǎn)速可高達(dá)20000轉(zhuǎn)，同時(shí)其電機(jī)的輸出啟動力矩也大，所以盡管電機(jī)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(jī)在洗衣機(jī)、吸塵器、排風(fēng)扇等家用電器中得以應(yīng)用。<BR>　　交、直流兩用電動機(jī)的內(nèi)在結(jié)構(gòu)與單純直流電機(jī)無大差異，均由電機(jī)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(yùn)行時(shí)電刷與換向器間產(chǎn)生的電火花干擾，而將電機(jī)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(jī)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(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子的逆轉(zhuǎn)或順轉(zhuǎn)。<BR>　　在家用電器電機(jī)類中還有一種直流微型電動機(jī)。該電機(jī)在錄音機(jī)、隨身聽、錄像機(jī)、打印機(jī)、傳真機(jī)等家用電器中廣泛應(yīng)用。直流微型電機(jī)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。<BR>　　應(yīng)用在家用電器中的電機(jī)，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(jī)的定子磁場線圈與電樞繞組線圈并聯(lián)后接到電源上。當(dāng)通電后電機(jī)可保持磁場恒定，并利用電樞電路控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。這種直流電機(jī)的最大特點(diǎn)是當(dāng)負(fù)載產(chǎn)生波動變化時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速保持定速狀態(tài)。<BR>　　此外，在直流電動機(jī)中還有一種結(jié)構(gòu)更為簡單、用在玩具上的電機(jī)，這種電機(jī)是用永久磁鐵作固定磁場的電動機(jī)，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。<BR><BR>步進(jìn)電機(jī)和交流伺服電機(jī)性能比較<BR><BR>　　 <BR>　　步進(jìn)電機(jī)是一種離散運(yùn)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(jìn)電機(jī)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(jī)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(yùn)動控制系統(tǒng)中大多采用步進(jìn)電機(jī)或全數(shù)字式交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行電動機(jī)。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。現(xiàn)就二者的使用性能作一比較。 <BR>　<BR>　　一、控制精度不同 <BR>　　<BR>　　兩相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為3.6°、 1.8°，五相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步進(jìn)電機(jī)步距角更小。如四通公司生產(chǎn)的一種用于慢走絲機(jī)床的步進(jìn)電機(jī)，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(jìn)電機(jī)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(jìn)電機(jī)的步距角。 <BR>　　<BR>　　交流伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)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(jī)為例，對于帶標(biāo)準(zhǔn)2500線編碼器的電機(jī)而言，由于驅(qū)動器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù)，其脈沖當(dāng)量為360°/10000=0.036°。對于帶17位編碼器的電機(jī)而言，驅(qū)動器每接收217=131072個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當(dāng)量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量的1/655。 <BR>　　<BR>　　二、低頻特性不同 <BR>　　<BR>　　步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象。振動頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動器性能有關(guān)，一般認(rèn)為振動頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半。這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振動現(xiàn)象對于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時(shí)，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(jī)上加阻尼器，或驅(qū)動器上采用細(xì)分技術(shù)等。 <BR>　　<BR>　　交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時(shí)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(jī)械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能（FFT），可檢測出機(jī)械的共振點(diǎn)，便于系統(tǒng)調(diào)整。 <BR>　　<BR>　　三、矩頻特性不同 <BR>　　<BR>　　步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)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(jī)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。 <BR>　　<BR>　　四、過載能力不同 <BR>　　<BR>　　步進(jìn)電機(jī)一般不具有過載能力。交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)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(fù)載在啟動瞬間的慣性力矩。步進(jìn)電機(jī)因?yàn)闆]有這種過載能力，在選型時(shí)為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，而機(jī)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(fèi)的現(xiàn)象。 <BR>　　<BR>　　五、運(yùn)行性能不同 <BR>　　<BR>　　步進(jìn)電機(jī)的控制為開環(huán)控制，啟動頻率過高或負(fù)載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時(shí)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(jī)編碼器反饋信號進(jìn)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(jìn)電機(jī)的丟步或過沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠。 <BR>　　<BR>　　六、速度響應(yīng)性能不同 <BR>　　<BR>　　步進(jìn)電機(jī)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(jī)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。 <BR>　　<BR>　　綜上所述，交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進(jìn)電機(jī)來做執(zhí)行電動機(jī)。所以，在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(dāng)?shù)目刂齐姍C(jī)。</FONT></SPAN>

zhangminshhc

謝謝，正好想學(xué)一點(diǎn)控制。

qishi2001hl

謝謝樓主，學(xué)習(xí)中！

浣溪沙

學(xué)習(xí)中.........................

qaz_3000000

收藏了~~ 謝謝~

dsq1980

學(xué)習(xí)了，謝謝

guorui0115

步進(jìn)電機(jī)在發(fā)動機(jī)的調(diào)速中應(yīng)用很多

我愛社區(qū)

很好,我收藏了

zhaohongjun2006

謝謝樓主！

baoshaolong

觀摩學(xué)習(xí)，謝謝樓主
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