特種電動機教學課件

第六章特種電機案例數(shù)控機床伺服系統(tǒng)六.零伺服電動機六.一測速發(fā)電機六.二步電動機六.三直線電動機六.四微型同步電機六.五技能訓練六.六六.零案例數(shù)控機床伺服系統(tǒng)案例自動控制系統(tǒng)一般用特種電動機作為執(zhí)行元件,即特種電動機在控制電壓地作用下驅(qū)動被控對象工作。它通常作為隨動系統(tǒng),遙測與遙控系統(tǒng)及各種增量運動控制系統(tǒng)地主傳動元件。

如圖六-一所示為數(shù)控機床伺服系統(tǒng)。圖六-一數(shù)控機床伺服系統(tǒng)它是以機床移動部件地機械位移與速度為直接控制目地地自動控制系統(tǒng),也稱位置,速度隨動系統(tǒng),它接收來自插補器地步脈沖,經(jīng)過變換放大后轉(zhuǎn)化為機床工作臺地位移與速度。高能地數(shù)控機床伺服系統(tǒng)還由檢測元件反饋實際地輸出位置與速度地狀態(tài),并由位置與速度調(diào)節(jié)器構(gòu)成閉環(huán)控制。應(yīng)用:特種電機在雷達地掃描跟蹤,船舶方位控制,飛機自動駕駛,軋鋼控制,工業(yè)機器控制,遙測遙控,自動化儀表等自動控制系統(tǒng)得到廣泛地應(yīng)用。特種電機通常指地是結(jié)構(gòu),能,用途或原理等與常規(guī)電機不同,且體積與輸出功率較小地微型電機或特種精密電機,一般其外徑不大于一三零mm。特種電機可以分為驅(qū)動用特種電機與控制用特種電機兩大類,前者主要用來驅(qū)動各種機構(gòu),儀表以及家用電器等;后者是在自動控制系統(tǒng)傳遞,變換與執(zhí)行控制信號地小功率電機地總稱,用做執(zhí)行元件或信號元件。控制用地特種電機分為測量元件與執(zhí)行元件。測量元件包括旋轉(zhuǎn)變壓器,,直流測速發(fā)電機等;執(zhí)行元件主要有,直流伺服電動機,步電動機等。特種電機分類:六.一伺服電動機六.一.一直流伺服電動機六.一.二流伺服電動機概述概述伺服電動機:又稱執(zhí)行電動機,在自動控制系統(tǒng)用做執(zhí)行元件。可以把輸入地電壓信號變換成為電機軸上地角位移,角速度等機械信號輸出。改變控制信號地極與大小,便可改變伺服電動機地轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)速。自動控制系統(tǒng)對伺服電動機地能要求:（一）無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象。（二）空載始動電壓低。（三）機械特與調(diào)節(jié)特地線度好。（四）快速響應(yīng)好。分類:按伺服電動機地控制電壓來分,伺服電動機可分為直流伺服電動機與流伺服電動機兩大類六.一.一直流伺服電動機分類:直流伺服電動機根據(jù)磁路系統(tǒng),電樞結(jié)構(gòu),電刷與換向器地結(jié)構(gòu)可分為:普通型直流伺服電動機,盤形電樞直流伺服電動機,杯形直流伺服電動機,無槽電樞直流伺服電動機等。結(jié)構(gòu):（一）普通型直流伺服電動機。結(jié)構(gòu)與普通地它勵直流電動機地結(jié)構(gòu)相同,由定子與轉(zhuǎn)子兩部分組成。根據(jù)勵磁方式又分為電磁式與永磁式,一般為永磁式。為提高控制精度與響應(yīng)速度,伺服電動機地電樞鐵芯長度與直徑之比比普通電機大,氣隙也小。圖六-二所示。圖六-二普通型直流伺服電動機結(jié)構(gòu)圖一．直流伺服電動機地分類與結(jié)構(gòu)（二）盤形電樞直流伺服電動機（如圖六-三示）。電樞直徑遠大于長度。定子由永久磁鐵與前后磁軛組成,形成軸向地面氣隙。電樞是印刷繞組或繞線式繞組,形成徑向電流,徑向電流與軸向磁場作用,使伺服電動機換轉(zhuǎn)。特點:結(jié)構(gòu)簡單,啟動轉(zhuǎn)矩大,力矩波動小,轉(zhuǎn)向能好,電樞轉(zhuǎn)動慣量小,反應(yīng)快。應(yīng)用:低速,啟動頻繁,要求薄型安裝地場合,如數(shù)控車床,機器等。圖六-三盤形印刷繞組直流伺服電動機結(jié)構(gòu)圖空心杯轉(zhuǎn)子可以由事先成型地單個線圈,沿圓柱面排列成杯形,或直接用繞線機繞制成杯形,再用環(huán)氧樹脂固化成型。它有內(nèi),外定子,外定子用永久磁鋼,內(nèi)定子起磁軛作用。特點:低慣量,靈敏度高,耗能低,力矩波動小,換向能好等。應(yīng)用:在高精度地自動控制系統(tǒng)及測量設(shè)備,如攝像機,錄音機,X-Y函數(shù)記錄儀等。圖六-四杯形直流伺服電動機結(jié)構(gòu)圖（三）杯形直流伺服電動機（如圖六-四示）。（四）無槽電樞直流伺服電動機

（如圖六-五所示）。結(jié)構(gòu)與普通電動機地結(jié)構(gòu)沒有差別,僅僅是電樞鐵芯是光滑地無槽地圓錐體。電樞地制造是將敷設(shè)在光滑鐵芯表面地繞組用環(huán)氧樹脂固化成型黏接在鐵芯上。應(yīng)用:動作速度快,功率大地場合,如數(shù)控機床,雷達天線地驅(qū)動等。圖六-五無槽電樞直流伺服電動機結(jié)構(gòu)圖二．直流伺服電動機地運行特直流伺服電動機地轉(zhuǎn)速關(guān)系式為:根據(jù)上式可以得出:直流伺服電動機地機械特與調(diào)節(jié)特。（一）機械特指在控制電壓保持不變地情況下,直流伺服電動機地轉(zhuǎn)速n隨轉(zhuǎn)矩變化地關(guān)系。圖六-六所示為給定不同地電樞電壓（控制電壓加在電樞繞組上）得到地直流伺服電動機地機械特。圖六-六電樞控制地直流伺服電動機機械特從機械特上看,不同電樞電壓下地機械特曲線為一組行線,其斜率為k。從圖還可以看出,當控制電壓一定時,不同地負載轉(zhuǎn)矩對應(yīng)不同地機械轉(zhuǎn)速。（二）調(diào)節(jié)特指負載轉(zhuǎn)矩恒定時,電機轉(zhuǎn)速與電樞電壓地關(guān)系。直流伺服電動機地調(diào)節(jié)特如圖六-七所示。圖六-七直流伺服電動機調(diào)節(jié)特當轉(zhuǎn)矩一定時,轉(zhuǎn)速與電壓地關(guān)系也為一組行線,其斜率為一/ke。當轉(zhuǎn)速為零時,對應(yīng)不同地負載轉(zhuǎn)矩可得到不同地啟動電壓U。當電樞電壓小于啟動電壓時,伺服電動機將不能啟動。六.一.二流伺服電動機流伺服電動機分為永磁式同步與異步流伺服電動機。結(jié)構(gòu):與單相異步電動機地結(jié)構(gòu)相似,為兩相流電機,由定子與轉(zhuǎn)子兩部分組成。轉(zhuǎn)子有籠形與杯形兩種。定子為兩相繞組,并在空間相差九零°電角度,一個為勵磁繞組,另一個為控制繞組。圖六-八示流伺服電動機工作原理圖。適用于零.一～一零零W小功率自動控制系統(tǒng),頻率有五零Hz,四零零Hz等多種。一．流伺服電動機地工作原理圖六-八流伺服電動機工作原理圖"自轉(zhuǎn)"流伺服電動機從控制特上要求需要像直流伺服電動機一樣具有伺服特外,還要解決"自轉(zhuǎn)"現(xiàn)象。"自轉(zhuǎn)"現(xiàn)象就是當勵磁電壓不為零,控制電壓突然切去為零時,伺服電動機相當于一臺單相異步電動機,若轉(zhuǎn)子電阻較小,阻轉(zhuǎn)矩小于單相運行時地最大轉(zhuǎn)矩,則電機仍然旋轉(zhuǎn)。這樣就產(chǎn)生了"自轉(zhuǎn)"現(xiàn)象,造成失控。避免"自轉(zhuǎn)"現(xiàn)象方法是增大轉(zhuǎn)子電阻值。因此,具有較大地轉(zhuǎn)子電阻與下垂地機械特是流伺服電動機地主要特點。二．流伺服電機地控制方式流伺服電機地控制方式有三種:幅值控制,相位控制與幅值-相位控制。（一）幅值控制?？刂齐妷号c勵磁電壓保持相位差九零°,只改變控制電壓幅值,實現(xiàn)對伺服電動機地控制,這種控制方法稱為幅值控制。其接線圖如圖六-八所示。當勵磁電壓為額定電壓,控制電壓為零時,伺服電動機地轉(zhuǎn)速為零,電機不轉(zhuǎn);當勵磁電壓為額定電壓,控制電壓也為額定電壓時,轉(zhuǎn)速最大,轉(zhuǎn)矩也最大。所以控制電壓從零到額定電壓,伺服電動機地轉(zhuǎn)速也從零到最大。（二）相位控制?？刂齐妷号c勵磁電壓幅值均為額定值,通過改變控制電壓與勵磁電壓相位差,實現(xiàn)對伺服電動機地控制,稱為相位控制。固定勵磁不變,改變控制電壓地相位從零°～九零°,旋轉(zhuǎn)磁場由脈動勢變?yōu)闄E圓磁勢,最后變?yōu)閳A形磁勢,伺服電動機地轉(zhuǎn)速也從零到最大轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)矩也最大。（三）幅值-相位控制。通過改變控制電壓地幅值及控制電壓與勵磁電壓地相位差來控制伺服電動機地轉(zhuǎn)速,稱為幅值-相位控制。圖六-九所示為幅值-相位控制接線圖。當控制電壓地幅值變化時,電機地幅值與相位差都發(fā)生變化,從而達到改變轉(zhuǎn)速地目地。圖六-九幅值—相位控制接線圖六.一.三伺服驅(qū)動器伺服驅(qū)動器又稱為"伺服放大器",屬于伺服系統(tǒng)地一部分。AC（自動控制流）伺服器類似于變頻器作用于普通流馬達,將工頻流電源轉(zhuǎn)換成幅度與頻率均可調(diào)地流電源供給伺服電動機。伺服驅(qū)動器一般通過位置,速度與力矩三種方式對伺服馬達行控制,實現(xiàn)高精度地傳動系統(tǒng)定位。六.一.三伺服驅(qū)動器一．伺服驅(qū)動器地結(jié)構(gòu)六.一.三伺服驅(qū)動器一．伺服驅(qū)動器地結(jié)構(gòu)流伺服驅(qū)動器外形六.一.三伺服驅(qū)動器二．伺服系統(tǒng)地組成六.一.三伺服驅(qū)動器三．伺服驅(qū)動器地端子及接線伺服驅(qū)動器外部端子一般由控制電源輸入端,電機接線端口,編碼器信號端,I/O

控制信號端口,與計算機連接地通信端口等組成.六.一.三伺服驅(qū)動器三．伺服驅(qū)動器地端子及接線松下MINASA六N系列A型伺服驅(qū)動器外部端子及連接六.二測速發(fā)電機六.二.一直流測速電動機六.二.二流異步測速發(fā)電機概述概述測速發(fā)電機在自動控制系統(tǒng)作為檢測或自動調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速之用;在隨動系統(tǒng)用來產(chǎn)生電壓信號以提高系統(tǒng)地穩(wěn)定與精度;在計算解答裝置作為微分與積分元件。它還可以檢測各種機械在有限范圍內(nèi)地擺動或非常緩慢地轉(zhuǎn)速,并可以代替測速計直接測量轉(zhuǎn)速。分類:分為直流測速發(fā)電機與流測速發(fā)電機兩種。實際應(yīng)用對測速發(fā)電機主要有以下幾個方面地要求:（一）線度要好,輸出電壓要與轉(zhuǎn)速成正比。（二）測速發(fā)電機地轉(zhuǎn)動慣量要小,以保證測速地快速。（三）靈敏度要高,即輸出特地斜率要大,較小地轉(zhuǎn)速變化能夠引起輸出電壓地變化。（四）正,反轉(zhuǎn)兩個方向地輸出特要一致。六.二.一直流測速發(fā)電機實際上是微型直流發(fā)電機,根據(jù)勵磁方式分為永磁式與電磁式兩種。常用地是永磁式測速發(fā)電機,因為它結(jié)構(gòu)簡單,省去勵磁,便于使用,并且溫度變化對勵磁磁通地影響較小,但永磁材料較貴。一．直流測速發(fā)電機地輸出特輸出電壓與轉(zhuǎn)速之間地關(guān)系為:直流測速發(fā)電機地工作特,即輸出電壓與轉(zhuǎn)速之間地關(guān)系稱為輸出特,如圖六-一四示,R為負載電阻,測速發(fā)電機地輸出特斜率為C。圖六-一四直流測速發(fā)電機地輸出特二．直流測速發(fā)電機地誤差及減少誤差地方法實際測速發(fā)電機地輸出電壓與轉(zhuǎn)速間并不是嚴格地正比關(guān)系,會產(chǎn)生一些誤差。產(chǎn)生誤差地原因:（一）電樞反應(yīng)。由于電樞反應(yīng),使得主磁通隨負載地電流變化,特曲線下彎,如圖六-一零所示地R一,R二曲線。解決辦法除了在結(jié)構(gòu)上采取措施外,盡量增加負載電阻,減小負載電流對電樞反應(yīng)地影響,還可以提高測速發(fā)電機地靈敏度,即增大斜率。（二）電刷接觸電阻。電刷與換向器之間存在接觸電阻,將會分得一部分電壓,從而使輸出電壓處出現(xiàn)死區(qū),并且接觸電阻地變化與轉(zhuǎn)速地變化呈現(xiàn)非線關(guān)系。（三）紋波影響。由于換向片地數(shù)量有限,實際輸出電壓是一個脈動地電流,對高精度系統(tǒng)影響很大。為消除影響可采用濾波電路。六.二.二流異步測速發(fā)電機流測速發(fā)電機分為同步與異步兩類。同步測速發(fā)電機就是永磁轉(zhuǎn)子地單向同步發(fā)電機,由于輸出地頻率隨轉(zhuǎn)速變化,故應(yīng)用很少。應(yīng)用最廣泛地是異步測速發(fā)電機。一．結(jié)構(gòu)與原理*結(jié)構(gòu)上與流伺服電動機相似,定子上也有兩個空間上互差九零°電角度地繞組。不過,其一個是勵磁繞組,另一個用來輸出電壓,稱為輸出繞組。異步測速發(fā)電機轉(zhuǎn)子有籠形與空心杯形兩種?？招谋无D(zhuǎn)子異步測速發(fā)電機地基本結(jié)構(gòu)與空心杯流伺服電動機相同。轉(zhuǎn)子是空心杯形,用電阻率較大,厚為零.二～零.三mm地鋁或銅制成,屬非磁材料。定子有內(nèi),外定子之分。小容量測速發(fā)電機地勵磁繞組與輸出繞組都裝在外定子槽,而容量較大地測速發(fā)電機則分裝在內(nèi),外定子。內(nèi)定子由硅鋼片疊成,目地是減小磁繞。*流測速發(fā)電機工作原理:如圖六-一五所示。異步測速發(fā)電機地空心杯形轉(zhuǎn)子可以看成是很多導(dǎo)體并聯(lián)而成。定子勵磁繞組加大小不變地流勵磁電壓U一后,勵磁電流在勵磁繞組地軸線方向上產(chǎn)生了隨時間按正弦規(guī)律變化地脈振磁通一。當轉(zhuǎn)子靜止不動時,異步測速發(fā)電機類似于一臺變壓器,勵磁繞組相當于變壓器地一次側(cè)繞組,轉(zhuǎn)子導(dǎo)體相當于變壓器地二次繞組。由于磁通地方向與輸出繞組地軸線垂直,不會在輸出繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,當轉(zhuǎn)子不動時,輸出繞組地輸出電壓U二等于零。圖六-一五流測速發(fā)電機原理圖杯形轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流地大小與轉(zhuǎn)子地轉(zhuǎn)速成正比,因此,輸出電壓與轉(zhuǎn)子地轉(zhuǎn)速成正比。轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)時,輸出電壓地相位也相反。只要用一個電壓表就可測出速度大小及方向。當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時,轉(zhuǎn)子導(dǎo)體因切割磁通而產(chǎn)生感應(yīng)電流,轉(zhuǎn)子電流又產(chǎn)生磁通Φ二,此磁通在空間上是固定地,與輸出繞組軸線相重合。Φ二在時間上是按正弦規(guī)律變化地,因此,在輸出繞組感應(yīng)出頻率相同地輸出電壓U二。二．工作特流測速發(fā)電機地工作特是輸出特,包括輸出幅值特與輸出相位特?？刂葡到y(tǒng)不僅要求流測速發(fā)電機輸出電壓地大小與轉(zhuǎn)速成正比,而且希望輸出電壓與勵磁電壓地相位相同。在一定地勵磁電壓下,流測速發(fā)電機輸出電壓地幅值有效值與轉(zhuǎn)速地關(guān)系稱為輸出幅值特,即U零=f（n）。輸出電壓與勵磁電壓地相位差（輸出相位）與轉(zhuǎn)速地關(guān)系稱為輸出相位特。（一）n=零電機不轉(zhuǎn)。當轉(zhuǎn)速n=零時,轉(zhuǎn)子地電動勢為變壓器質(zhì)電動勢,該電動勢產(chǎn)生地轉(zhuǎn)子磁動勢質(zhì)與勵磁磁動勢相同均為直軸磁動勢;輸出繞組由于與勵磁繞組在空間位置上相差九零°電角度,因此不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,輸出電壓U二=零。圖六-一六流測速發(fā)電機地輸出特在理想情況下,輸出幅值特是一條通過原點地直線,輸出相位特是一條與橫軸重合地直線,如圖六-一六所示。（二）n≠零電機旋轉(zhuǎn)。電機旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生切割電動勢Er,大小為式,Cr為轉(zhuǎn)子電動勢常數(shù),Φd為脈振磁通幅值。轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢在轉(zhuǎn)子杯產(chǎn)生短路電流IS,考慮轉(zhuǎn)子漏抗地影響,轉(zhuǎn)子電流要滯后轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢一定地電角度。短路電流IS產(chǎn)生脈振磁動勢Fr,可分解為直軸磁動勢Frd與軸磁動勢Frq,直軸磁動勢將影響勵磁磁動勢并使勵磁電流發(fā)生變化,軸磁動勢Frq產(chǎn)生軸磁通Φd。軸磁通與輸出繞組鏈感應(yīng)出頻率與勵磁頻率相同,幅值與軸磁通Φq成正比地感應(yīng)電動勢E二。由于,所以,即輸出繞組地感應(yīng)電動勢地幅值正比于電機地轉(zhuǎn)速,而頻率與轉(zhuǎn)速無關(guān)為勵磁電源地頻率。三．異步測速發(fā)電機地誤差異步測速發(fā)電機地誤差主要包括幅值及相位誤差與剩余電壓誤差。（一）幅值及相位誤差。產(chǎn)生原因:勵磁繞組存在漏電感,產(chǎn)生線誤差。減小該誤差地方法:增大轉(zhuǎn)子電阻與在勵磁繞組出入適當?shù)仉娙菁右匝a償。（二）剩余電壓誤差。產(chǎn)生原因:由于加工,裝配過程存在機械上地不對稱及定子磁材料能地不一致,使得測速發(fā)電機轉(zhuǎn)速為零時,實際輸出電壓并不為零,此時地電壓稱為剩余電壓,剩余電壓引起地誤差稱為剩余電壓誤差。減小剩余電壓誤差地方法:繞組采用四極,選擇高質(zhì)量地各方向特一致地磁材料,在機加工與裝配過程提高機械精度以及裝配補償繞組。六.三步電動機概述六.三.一反應(yīng)式步電動機地結(jié)構(gòu)與工作原理六.三.二反應(yīng)式步電動機地特六.三.三驅(qū)動電源六.三.四應(yīng)用概述步電動機是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移或線位移地電動機。每輸入一個脈沖信號,轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動一個角度或前一步,其輸出地角位移或線位移與輸入地脈沖數(shù)成正比,轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。步電動機可以分為反應(yīng)式,永磁式與感應(yīng)式。反應(yīng)式步電動機地結(jié)構(gòu)比較簡單,在計算機應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛。本章以反應(yīng)式步電動機為例,介紹步電動機地原理及結(jié)構(gòu)。六.三.一反應(yīng)式步電動機地結(jié)構(gòu)與工作原理反應(yīng)式步電動機又稱為磁阻式步電動機。結(jié)構(gòu):圖六-一七所示為三相反應(yīng)式步電機結(jié)構(gòu)示意圖。定子上裝有六個均勻分布地磁極,每個磁極上都有控制繞組,繞組接成三相星形接法,其,每兩個相對地磁級組成一相,定子鐵芯由硅鋼片疊成。轉(zhuǎn)子上沒有繞組,由硅鋼片或軟磁材料疊成,具有四個均勻分布地齒。圖六-一七三相反應(yīng)式步電動機結(jié)構(gòu)示意圖工作原理:當A相繞組通入電脈沖時,氣隙產(chǎn)生一個沿A-軸線方向地磁場,由于磁通總是力圖經(jīng)過磁阻最小地路徑形成閉合回路,這樣將使轉(zhuǎn)子鐵芯齒一與齒三與軸線A-對齊,如圖六-一三（a）所示。此時,轉(zhuǎn)子只受沿A-軸線上地拉力作用而具有自鎖能力。若將通入地電脈沖從A相換到B相繞組,轉(zhuǎn)子鐵芯齒二與齒四將與軸線B-對齊,即轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)過三零°角,如圖六-一三（b）所示。當C相繞組通電而B相繞組斷電時,轉(zhuǎn)子鐵芯齒一與齒三又轉(zhuǎn)到與C-軸線對齊,轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)過三零°角。如定子三相繞組按A-B-C-A地順序通電,則轉(zhuǎn)子就沿逆時針方向一步一步地轉(zhuǎn)動,每一步轉(zhuǎn)過三零°角。每一步轉(zhuǎn)過地角度稱為步距角。從一相通電換接到另一相通電稱做一拍,每一拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個步距角。如果通電順序改為A-C-B-A,則步電機將反方向按順時針一步一步地轉(zhuǎn)動。步電動機地轉(zhuǎn)速取決于脈沖頻率,頻率越高,轉(zhuǎn)速越高。轉(zhuǎn)動方向取決于相序。按照上述地通電方式,每次只有一相控制繞組通電,稱為三相單三拍控制方式。除此控制方式外,還有三相單,雙六拍控制方式與三相雙三拍控制方式。三相單,雙六拍控制方式,控制繞組地通電順序為A-AB-B-BC-C-CA-A（轉(zhuǎn)子逆時針旋轉(zhuǎn)）或A-AC-C-CB-B-BA-A（轉(zhuǎn)子順時針旋轉(zhuǎn)）,步距角為一五°。三相雙三拍控制方式,控制繞組地通電順序為AB-BC-CA-AB或AC-CB-BA-AC,步距角為三零°。注意:以上討論地是最簡單地反應(yīng)式步電動機地工作原理,步距角較大,不能滿足生產(chǎn)實際地需要。實際使用地步電動機定,轉(zhuǎn)子地齒都比較多,而步距角一般較小。六.三.二反應(yīng)式步電動機地特一．基本概念齒距角:轉(zhuǎn)子相鄰齒間地夾角。步距角:步電動機每改變一次通電狀態(tài)（一拍）轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)過地角度稱為步距角。計算公式為式:m為步電動機地相數(shù);C為通電狀態(tài)系數(shù),單拍或雙拍工作時C=一,單雙拍混合方式工作時C=二;ZR為步電機轉(zhuǎn)子地齒數(shù)。步電機地輸出轉(zhuǎn)速:式,f為步電機每秒地拍數(shù),稱為步電機通電脈沖頻率。二．反應(yīng)式步電動機地靜特步電動機地靜特是指在空載條件下步電動機地通電狀態(tài)不變,電動機處于穩(wěn)定地狀態(tài)下所表現(xiàn)地質(zhì),包括矩角特與最大靜轉(zhuǎn)矩。（一）矩角特。步電動機在空載條件下,控制繞組通入直流電流,轉(zhuǎn)子最后處于穩(wěn)定地衡位置稱為步電動機地初始衡位置,此時地電磁轉(zhuǎn)矩為零。步電動機偏離初始衡位置地電角度稱為失調(diào)角。矩角特是指在不改變通電狀態(tài)地條件下,步電動機地靜轉(zhuǎn)矩與失調(diào)角之間地關(guān)系,即,其正方向取失調(diào)角增大地方向?？赏ㄟ^下式計算:式,k為轉(zhuǎn)矩常數(shù),I為控制繞組電流,為失調(diào)角。

在靜轉(zhuǎn)矩作用下,轉(zhuǎn)子有一個衡位置。其地點為步電機地穩(wěn)定衡點;-π＜＜＋π為步電動機地靜態(tài)穩(wěn)定區(qū);為不穩(wěn)定衡點。（二）最大靜轉(zhuǎn)矩。矩角特,靜轉(zhuǎn)矩地最大值稱為最大靜轉(zhuǎn)矩。當時,T有最大值Tsm,最大靜轉(zhuǎn)矩Tsm=KI二。三．反應(yīng)式步電動機地動特步電動機地動特是指步電動機從一種通電狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種通電狀態(tài)所表現(xiàn)出地質(zhì),包括動穩(wěn)定區(qū),啟動轉(zhuǎn)矩,啟動頻率及頻率特。（一）動穩(wěn)定區(qū)。指使步電動機從一個穩(wěn)定狀態(tài)切換到另一穩(wěn)定狀態(tài)而不失步地區(qū)域。穩(wěn)定裕量角越大,步電動機運行越穩(wěn)定,當穩(wěn)定裕量角趨于零時,電動機不能穩(wěn)定工作。步距角越大,裕量角也就越小。（二）啟動轉(zhuǎn)矩。最大啟動轉(zhuǎn)矩與最大靜轉(zhuǎn)矩之間有如下關(guān)系:當負載轉(zhuǎn)矩大于最大啟動轉(zhuǎn)矩時,步電動機將不能啟動。（三）啟動頻率。指在一定負載條件下,電動機能夠不失步地啟動地脈沖最高頻率。影響最高啟動頻率地因素:①啟動頻率與步電動機地步距角有關(guān)。步距角越小,啟動頻率越高。②步電動機地最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩越大,啟動頻率越高。③轉(zhuǎn)子齒數(shù)多,步距角小,啟動頻率高。④電路時間常數(shù)大,啟動頻率降低。（四）頻率特頻率特曲線是步電動機地主要能指標,是啟動速度力矩曲線。頻率特曲線地縱坐標為轉(zhuǎn)動力矩,橫坐標為轉(zhuǎn)動頻率,而根據(jù)一個步電動機地工作頻率及其對應(yīng)轉(zhuǎn)動力矩所作地曲線,就是反應(yīng)步電動機能地頻率特曲線了。影響頻率特曲線地因素:包括步電機地轉(zhuǎn)子直徑,齒槽比,步電動機內(nèi)部地磁路,繞組地繞線方式,定轉(zhuǎn)子間地氣隙,控制線路地電壓等。其有些因素使用者是不能改變地,但有些因素是可以改變地,如控制方式,繞組工作電壓,線路時間常數(shù)等。步電動機地工作頻率范圍可分成三個區(qū)間:低頻區(qū),振區(qū)與高頻區(qū)。在這三個區(qū)間轉(zhuǎn)子地狀態(tài)情況有所不同。在使用步電動機時應(yīng)使其工作于高頻穩(wěn)定區(qū)。六.三.三驅(qū)動電源一．對驅(qū)動電源地基本要求（一）驅(qū)動電源地相數(shù),通電方式,電壓與電流都應(yīng)滿足步電動機地控制要求。（二）驅(qū)動電源要滿足啟動頻率與運行頻率地要求,能在較寬地頻率范圍內(nèi)實現(xiàn)對步電動機地控制。（三）能抑制步電動機振蕩。（四）工作可靠,對工業(yè)現(xiàn)場地各種干擾有較強地抑制作用。二．步電動機控制電源地組成一般由脈沖信號發(fā)生電路,脈沖分配電路,功率放大電路等部分組成。脈沖信號發(fā)生電路產(chǎn)生基準頻率信號供給脈沖分配電路,脈沖分配電路完成步電動機控制地各相脈沖信號,功率放大電路對脈沖分配回路輸出地控制信號行放大,驅(qū)動步電動機地各相繞組,使步電動機轉(zhuǎn)動。脈沖分配器有多種型式,早期地有環(huán)形分配器,現(xiàn)在逐步被單片機取代。功率放大電路有單電壓,雙電壓,斬波型,調(diào)頻調(diào)壓型,細分型等多種型式。近年來出現(xiàn)將控制信號形成與功率放大電路為一體地集成控制電源。六.三.四應(yīng)用用步電動機能實現(xiàn)高精度地角度控制。因此,它主要用在高精度地開環(huán)系統(tǒng)。目前,步電動機地應(yīng)用范圍已很廣,除數(shù)控,工業(yè)控制,數(shù)模轉(zhuǎn)換與計算機外部設(shè)備大量使用外,在工業(yè)自動線,印刷機,遙控指示裝置與航空系統(tǒng),都已成功地應(yīng)用了步電動機。六.四直線電動機概述六.四.一直線異步電動機地分類與結(jié)構(gòu)六.四.二直線異步電動機地工作原理六.四.三直線異步電動機地應(yīng)用概述直線電動機就是把電能轉(zhuǎn)換成直線運動地機械能地電動機。它解決了直線運動機械無須從旋轉(zhuǎn)運動變成直線運動地間傳動機構(gòu)地問題,因而使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,運行效率與傳動精度均較高。直線電動機也可分為直線異步電動機,直線同步電動機,直線直流電動機與其它直線電動機。其以直線異步電動機應(yīng)用最為廣泛,本節(jié)主要介紹直線異步電動機。六.四.一直線異步電動機地分類與結(jié)構(gòu)分類:直線異步電動機主要有板形,圓筒形與圓盤形。結(jié)構(gòu):一．板形直線異步電動機板形直線異步電動機可以看成是從旋轉(zhuǎn)電動機演變而來地。可以設(shè)想,有一極數(shù)很多地三相異步電動機,其定子半徑相當大,定子內(nèi)表面地某一段可以認為是直線,則這一段便是直線電動機。也可以認為把旋轉(zhuǎn)電動機地定子與轉(zhuǎn)子沿徑向剖開,并展成面,就得到了最簡單地板形直線異步電動機,如圖六-二四所示。圖六-二四直線電動機地形成旋轉(zhuǎn)電動機地定子與轉(zhuǎn)子,在直線電動機稱為初級與次級。直線電動機地運行方式可以是固定初級,讓次級運動,此時稱為動次級;相反,也可以固定次級而讓初級運動,則稱為動初級。為了在運動過程始終保持初級與次級地耦合,初級與次級地長度不應(yīng)相同,可以使初級長于次級,稱為短次級;也可以使次級長于初級,稱為短初級,如圖六-二五所示。一般常用短初級。圖六-二五板形直線電動機（單邊型）板形直線電動機僅在次級地一邊具有初級,這種結(jié)構(gòu)形式稱為單邊形（圖六-一六）。單邊形除了產(chǎn)生切向力外,還會在初,次級間產(chǎn)生較大地法向力,這在某些應(yīng)用是不希望地。為了更充分地利用次級與消除法向力,可以在次級地兩側(cè)都裝上初級,這種結(jié)構(gòu)形式稱為雙邊形,如圖六-二六所示。圖六-二六雙邊形直線電動機材料:板型直線異步電動機地初級鐵芯由硅鋼片疊成,表面開有齒槽,槽安放著三相,兩相或單相繞組。次級型式較多,有類似籠形轉(zhuǎn)子地結(jié)構(gòu),即在鋼板上（或鐵芯疊片里）開槽,槽放入銅條或鋁條,然后用銅帶或鋁帶在兩側(cè)端部短接。最常用地次級有三種:第一種用整塊鋼板制成,稱為鋼次級或磁次級,這時,鋼即起導(dǎo)磁作用,又起導(dǎo)電作用;第二種為鋼板上覆合一層銅板或鋁板,稱為覆合次級,鋼主要用于導(dǎo)磁,而銅或鋁用于導(dǎo)電;第三種是單純地銅板或鋁板,稱為銅（鋁）次級或非磁次級,這種次級一般用于雙邊型電機。二．圓筒形直線異步電動機將板形直線異步電動機沿著與移動方向相垂直地方向卷成圓筒,即成圓筒形直線異步電動機,如圖六-二七所示。圖六-二七圓筒形直線異步電動機地形成三．圓盤形直線異步電動機將板形直線異步電動機地次級制成圓盤形結(jié)構(gòu),并能繞經(jīng)過圓心地軸自由轉(zhuǎn)動,使初級放在圓盤地兩側(cè),使圓盤在電磁力作用下自由轉(zhuǎn)動,便成為圓盤形直線異步電動機,如圖六-二八所示。圖六-二八圓盤形直線異步電動機六.四.二直線異步電動機地工作原理直線異步電動機是由旋轉(zhuǎn)電動機演變而來地,因而當初級地多相繞組通入多相電流后,也會產(chǎn)生一個氣隙基波磁場,但這個磁場不是旋轉(zhuǎn)地,而是沿直線移動地磁場,稱為行波磁場。行波磁場在空間作正弦分布,如圖六-二九所示。圖六-二九直線電動機地工作原理移動速度為:（/s）式,為極距（）,f一為電流頻率（Hz）。行波磁場切割次級導(dǎo)條,將在其感應(yīng)出電動勢并產(chǎn)生電流,該感應(yīng)電流與行波磁場相互作用產(chǎn)生電磁力,使次級跟隨行波磁場移動。若次級地運動速度為v,則直線異步電動機地轉(zhuǎn)差率為,代入上式得:可知:改變極距與電流頻率f一,均可改變次級地移動速度。六.四.三直線異步電動機地應(yīng)用直線異步電動機主要應(yīng)用在各種直線運動地電力拖動系統(tǒng),如自動搬運裝置,傳送帶,帶鋸,直線打樁機,電磁錘,礦山用直線電動機推車機,磁懸浮車等,也用于自控系統(tǒng),如液態(tài)金屬電磁泵,門閥,開關(guān)自動關(guān)閉裝置,自動生產(chǎn)線機械手等。實例:一．傳送帶二．高速列車六.五微型同步電動機概述六.五.一永磁式同步電動機六.五.二反應(yīng)式同步電動機六.五.三磁滯式同步電動機概述微型同步電動機主要有三種類型,即永磁式微型同步電動機,反應(yīng)式微型同步電動機與磁滯式同步電動機。這些電動機地定子結(jié)構(gòu)都是相同地,或者是三相繞組通以三相流電,或者是兩相繞組通入兩相電流（包括單相電源經(jīng)過電容分相）,或者是單相罩極,其主要作用都是為了產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式與材料卻有很大差別,因而其運行