【文章內(nèi)容簡介】 變化范圍、低速性能方面都不如傳統(tǒng)閉環(huán)控制的直流伺服電動 機(jī)；所以主要應(yīng)用在精度要求不是特別高的場合。由于步進(jìn)電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高和成本低的特點(diǎn)，所以步進(jìn)電動機(jī)廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)踐的各個領(lǐng)域；尤其是在數(shù)控機(jī)床制造領(lǐng)域，由于步進(jìn)電動機(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，所以一直被認(rèn)為是最理想的數(shù)控機(jī)床執(zhí)行元件。 除了在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用，步進(jìn)電機(jī)也可以用在其他的機(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。 此外，步進(jìn)電動機(jī)也存在許多缺陷；由于步進(jìn)電機(jī)存在空載啟動頻率，所以步進(jìn)電機(jī)可以低速正常運(yùn) 轉(zhuǎn)，但若高于一定速度時就無法啟動，并伴有尖銳的嘯叫聲；不同廠家的細(xì)分驅(qū)動器精度可能差別很大，細(xì)分?jǐn)?shù)越大精度越難控制；并且，步進(jìn)電機(jī)低速轉(zhuǎn)動時有較大的振動和噪聲。 ③力矩電動機(jī) 所謂的力矩電動機(jī)是一種扁平型多極永磁直流電動機(jī)。其電樞有較多的槽數(shù)、換向片數(shù)和串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)，以降低轉(zhuǎn)矩脈動和轉(zhuǎn)速脈動。力矩電動機(jī)有直流力矩電動機(jī)和交流力矩電動機(jī)兩種。 其中，直流力矩電動機(jī)的自感電抗很小，所以響應(yīng)性很好；其輸出力矩與輸入電流成正比，與轉(zhuǎn)子的速度和位置無關(guān)；它可以在接近堵轉(zhuǎn)狀態(tài)下直接和負(fù)載連接低速運(yùn)行而不用齒輪減速，所以在 負(fù)載的軸上能產(chǎn)生很高的力矩對慣性比，并能消除由于使用減速齒輪而產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差。 交流力矩電動機(jī)又可以分為同步和異步兩種，目前常用的是鼠籠型異步力矩電動機(jī)，它具有低轉(zhuǎn)速和大力矩的特點(diǎn)。一般地，在紡織工業(yè)中經(jīng)常使用交流力矩電動機(jī)，其工作原理和結(jié)構(gòu)和單相異步電動機(jī)的相同，但是由于鼠籠型轉(zhuǎn)子的電阻較大，所以其機(jī)械特性較軟。 ④ 開關(guān)磁阻電動機(jī) 開關(guān)磁阻電動機(jī)是一種新型調(diào)速電動機(jī)，結(jié)構(gòu)極其簡單且堅固，成本低，調(diào)速性能優(yōu)異，是傳統(tǒng)控制電動機(jī)強(qiáng)有力競爭者，具有強(qiáng)大的市場潛力。 ⑤ 無刷直流電動機(jī) 無刷直流電機(jī)（ BLDCM）是在有刷直流電動機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展來的，但它的驅(qū)動電流是不折不扣的交流；無刷直流電機(jī)又可以分為無刷速率電機(jī)和無刷力矩電機(jī)。一般地，無刷電機(jī)的驅(qū)動電流有兩種，一種是梯形波（一般是“方波”），另一種是正弦波。有時候把前一種叫直流無刷電機(jī)，后一種叫交流伺服電機(jī)，確切地講是交流伺服電動機(jī)的一種。 無刷直流電機(jī)為了減少轉(zhuǎn)動慣量，通常采用“細(xì)長”的結(jié)構(gòu)。無刷直流電機(jī)在重量和體積上要比有刷直流電機(jī)小的多，相應(yīng)的轉(zhuǎn)動慣量可以減少 40%— 50%西京學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 電動機(jī)的發(fā)展概況 8 左右。由于永磁材料的加工問題，致使無刷直流電機(jī)一般的容量都在 100kW 以下。 這種 電動機(jī)的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性的線性度好，調(diào)速范圍廣，壽命長，維護(hù)方便噪聲小，不存在因電刷而引起的一系列問題，所以這種電動機(jī)在控制系統(tǒng)中有很大的應(yīng)用潛力。 ? 功率電動機(jī) ① 直流電動機(jī) 直流電動機(jī)是出現(xiàn)最早的電動機(jī)，大約在 19 世紀(jì)末，其大致可分為有換向器和無換向器兩大類。直流電動機(jī)有較好的控制特性直流電動機(jī)在結(jié)構(gòu)、價格、維護(hù)方面都不如交流電動機(jī)，但是由于交流電動機(jī)的調(diào)速控制問題一直未得到很好的解決方案，而直流電動機(jī)具有調(diào)速性能好、起動容易、能夠載重起動等優(yōu)點(diǎn)，所以目前直流電動機(jī)的應(yīng)用仍然很廣泛，尤其在可控硅直 流電源出現(xiàn)以后。 ② 異步電動機(jī) 異步電動機(jī)是基于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩而實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的一種交流電機(jī)。異步電動機(jī)一般為系列產(chǎn)品，品種規(guī)格繁多，其在所有的電動機(jī)中應(yīng)用最為廣泛，需量最大；目前，在電力傳動中大約有 90%的機(jī)械使用交流異步電動機(jī)，所以，其用電量約占總電力負(fù)荷的一半以上。 異步電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，制造、使用和維護(hù)方便，運(yùn)行可靠以及質(zhì)量較小，成本較低等優(yōu)點(diǎn)。并且，異步電機(jī)有較高的運(yùn)行效率和較好的工作特性，從空載到滿載范圍內(nèi)接近恒速運(yùn)行，能滿足大多數(shù)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械的傳動要求。 異步電動機(jī)主要廣泛應(yīng)用于驅(qū)動機(jī)床、水泵、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、起重卷揚(yáng)設(shè)備、礦山機(jī)械、輕工機(jī)械、農(nóng)副產(chǎn)品加工機(jī)械等大多數(shù)工農(nóng)生產(chǎn)機(jī)械以及家用電器和醫(yī)療器械等。 動機(jī)是異步電動機(jī)的主體。而單相異步電動機(jī)一般用于三相電源不方便的地方，大部分是微型和小容量的電機(jī)，在家用電器中應(yīng)用比較多，例如電扇、電冰箱、空調(diào)、吸塵器等。 ③同步電動機(jī) 所謂同步電動機(jī)就是在交流電的驅(qū)動下，轉(zhuǎn)子與定子的旋轉(zhuǎn)磁場同步運(yùn)行的電動機(jī)。同步電動機(jī)的定子和異步電動機(jī)的完全一樣；但其轉(zhuǎn)子有“凸極式”和“隱極式”兩種。凸極式轉(zhuǎn)子的同步電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、制 造方便，但是機(jī)械強(qiáng)度較低，適用于低速運(yùn)行場合；隱極式同步電動機(jī)制造工藝復(fù)雜，但機(jī)械強(qiáng)度高，適用于高速運(yùn)行場合。 同步電動機(jī)的工作特性與所有的電動機(jī)一樣， 同步電動機(jī)也具有“可逆行”，即它能按發(fā)電機(jī)方式運(yùn)行，也可以按電動機(jī)方式運(yùn)行。 同步電動機(jī)主要用于大型機(jī)械，如鼓風(fēng)機(jī)、水泵、球磨機(jī)、壓縮機(jī)、軋鋼機(jī)以及小型、微型儀器設(shè)備或者充當(dāng)控制元件；其中三相同步電動機(jī)是其主體。此外，還可以當(dāng)調(diào)相機(jī)使用，向電網(wǎng)輸送電感性或者電容性無功功率。 西京學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 電動機(jī)的發(fā)展概況 9 ? 信號電機(jī) ① 位置信號電機(jī) 目前，最有代表性的位置信號電機(jī)：旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng) 同步器和自整角機(jī)。 旋轉(zhuǎn)變壓器本質(zhì)上是可以隨意改變一次繞組和二次繞組耦合程度的變壓器。其結(jié)構(gòu)和繞線式異步電動機(jī)相同，定子和轉(zhuǎn)子各有兩組相互垂直的分布繞組，轉(zhuǎn)子繞 組利用滑環(huán)和電刷與外電路聯(lián)接。當(dāng)一次繞組勵磁以后，二次繞組的輸出電壓和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角成正弦、余弦、線性或者其他函數(shù)關(guān)系，可以用于計算裝置中的坐標(biāo)變換和三角運(yùn)算，還可以在控制系統(tǒng)中作為角度數(shù)據(jù)傳輸和移相器使用。 自整角機(jī)是一種感應(yīng)式機(jī)電元件，被廣泛地應(yīng)用于隨動系統(tǒng)中，作為角度傳輸、變換和指示的裝置。在控制系統(tǒng)中經(jīng)常兩臺或者多臺聯(lián)合使用，使機(jī)械上互不相連的 兩根或多根軸能夠自動地保持相同的轉(zhuǎn)角變化，或者同步旋轉(zhuǎn)。 ② 速度信號電機(jī) 最有代表性的速度信號電機(jī)是測速發(fā)電機(jī)，其實(shí)質(zhì)上是一種將轉(zhuǎn)速變換為電信號的機(jī)電磁元件，其輸出電壓與轉(zhuǎn)速成正比。從工作原理上講，它屬于“發(fā)電機(jī)”的范疇。測速發(fā)電機(jī)在控制系統(tǒng)中主要作為阻尼元件、微分元件、積分元件和測速元件來使用。 測速發(fā)電機(jī)有直流和交流之分；而直流測速發(fā)電機(jī)又有他勵和永磁之分，其結(jié)構(gòu)和工作原理與小功率直流發(fā)電機(jī)相同，通常輸出功率較小，作為計算元件時要求其輸出電壓的線性誤差和溫度誤差低于一個上限。而交流測速發(fā)電機(jī)又有同步和 異步之分；同步測速發(fā)電機(jī)包括：永磁式、感應(yīng)式和脈沖式；異步測速發(fā)電機(jī)應(yīng)用最廣泛的是杯型轉(zhuǎn)子異步測速發(fā)電機(jī)。 為了提高測速發(fā)電機(jī)的精確度和可靠性，目前，直流測速發(fā)電機(jī)出現(xiàn)了無刷結(jié)構(gòu)的霍爾效應(yīng)直流測速發(fā)電機(jī)。因?yàn)檫@種霍爾效應(yīng)無刷直流測速發(fā)電機(jī)是一種無齒槽、無繞組的電機(jī)，所以它不會產(chǎn)生由于齒槽而存在的“齒槽諧波電勢”，這種電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，便于小型化。 西京學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 電動機(jī)的選擇 10 3 電動機(jī)的選擇 ?．根據(jù)電動機(jī)安裝地點(diǎn)的周圍環(huán)境來選擇電動機(jī)的形式農(nóng)村用電動機(jī)的常見形式有防護(hù)式和封閉式兩種。防護(hù)式的通風(fēng) 性能較好，價格低，適合環(huán)境干燥，灰塵少的地方采用 。如果灰塵較多，水滴飛濺的地方，應(yīng)采用封閉式電動機(jī)。如農(nóng)副產(chǎn)品加工機(jī)械及水泵中可采用這種電動機(jī)，另外，還有一種密封式電動機(jī)，可以浸汲在水里工作，電動潛水泵就采用這種電動機(jī)。 ? .根據(jù)使用負(fù)荷情況，選擇電動機(jī)的功率電動機(jī)的功率一般應(yīng)為生產(chǎn)機(jī)械功率的 ～ 倍。如果功率選擇過大，不僅增加投資，同時也降低了機(jī)械效率，增加生產(chǎn)成本。如果功率選擇過小，電動機(jī)長期承受過大負(fù)荷，會使溫度上升過高而損壞絕緣，縮短電動機(jī)使用壽命。 ? .根據(jù)工作機(jī)械的轉(zhuǎn)速要求以及傳動方式選 擇電動機(jī)轉(zhuǎn)速配套原則是使電動機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械都在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，傳動方式兩者相同。 西京學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 電動機(jī)常見故障分析 11 4 電動機(jī)常見故障分析 起動故障 當(dāng)電器接通電源后，電動機(jī)不工作，并且電動機(jī)無任何聲響。分析其主要原因一是與電動機(jī)相配套的起動電器，若電扇、排風(fēng)扇、洗衣機(jī)等電機(jī)均采用電容器起動運(yùn)轉(zhuǎn)，而電冰箱、冷柜起動機(jī)構(gòu)采用電阻分相起動運(yùn)轉(zhuǎn)，所以一旦起動電路中的電容器和分相電阻損壞擊毀，導(dǎo)致電動機(jī)無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)工作，檢測時應(yīng)先排除起動電容或電阻故障后，才查電機(jī)故障。 另一種情 況是電動機(jī)內(nèi)部繞組短路，局部繞組燒毀，導(dǎo)致電動機(jī)停止工作。當(dāng)一旦懷疑電動機(jī)自身故障時，最簡單的檢測用萬用表電阻檔測各繞組阻值知。 首先將電動機(jī)的三根引出線 ABC 用萬用表區(qū)分判斷，這里以雙桶洗衣機(jī)電動機(jī)為例，當(dāng)測量 AB 線之間的電阻值在 95 歐姆， BC 間阻值在 130 歐姆， AB 間阻值在 12 歐姆時，那么很容易確定 C 為中線性， AC 為運(yùn)行繞組， BC 為起動繞組。以上