电机CAE解决方案.doc

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1、电机CAE解决方案　　31．电机概述电机是一种能实现机电能量转换的电磁装置，是电动机和发电机的统称。　　将电能转换为机械能的电机称为电动机；将机械能转换为电能的电机称为发电机。　　在自然界各种能源中，电能具有大规模集中生产、远距离经济传输、智能化自动控制的突出特点，它不但已成为人类生产和生活的主要能源，而且对近代人类文明的产生和发展起到了重要的推动作用。　　与此相呼应，作为电能生产、传输、使用和电能特性变换的核心装备，电机在现代社会所有行业和部门中也占据着越来越重要的地位。　　对电力工业本身来说，电机就

2、是发电厂和变电站的主要设备。　　首先，火电厂利用汽轮发电机（水电厂利用水轮发电机）将机械能转换为电能，然后电能经各级变电站利用变压器改变电压等级，再进行传输和分配。　　此外，发电厂的多种辅助设备，如给水泵、鼓风机、调速器、传送带等，也都需要电动机驱动。　　在机器制造业和其它所有轻、重型制造工业中，电动机的应用也非常广泛。　　各类工作母机，尤其是数控机床，都须由一台或多台不同容量和型式的电动机来拖动和控制。　　各种专用机械，如纺织机、造纸机、印刷机等也都需要电动机来驱动。　　在冶金工业中，高炉、转炉和平炉

3、都须由若干台电动机来控制，大型轧钢机常由数千乃至数万千瓦的电动机拖动。　　近代冶金工业，尤其是大型钢铁联合企业，电气化和自动化程度非常高，所用电机的数量和型式就更多了。　　在石油和天然气的钻探及加压泵送过程中，在煤炭的开采和输送过程中，在化学提炼和加工设备中，在电气化铁路和城市交通以及作为现代化高速交通工具之一的磁悬浮列车中，在建筑、医药、粮食加工工业中，在供水和排灌系统中，在航空、航天领域，在制导、跟踪、定位等自动控制系统以及脉冲大功率电磁发射技术等国防高科技领域，在加速器等高能物理研究领域，在伺服传

4、动、机器人传动和自动化控制领域，在电动工具、电动玩具、家用电器、办公自动化设备和计算机外部设备中??总之，在一切工农业生产、国防、文教、科技领域以及人们的日常生活中，电机的应用越来越广泛。　　事实上，电机发展到今天，早已成为提高生产效率和科技水平以及提高生活质量的主要载体之一。　　4图1异步电动机图2汽轮发电机1.1电机的分类电动机机应用广泛，种类繁多、性能各异，分类方法也很多。　　1、按工作电源种类划分可分为直流电机和交流电机。　　1)直流电动机按结构及工作原理可划分无刷直流电动机和有刷直流电动机。　

5、　a)有刷直流电动机可划分永磁直流电动机和电磁直流电动机。　　电磁直流电动机划分串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。　　永磁直流电动机划分稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。　　2)其中交流电机还可划分单相电机和三相电机。　　2、按结构和工作原理可划分可分为直流电动机、异步电动机、同步电动机。　　1)同步电机可划分永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。　　2)异步电机可划分感应电动机和交流换向器电动机。　　a)感应电动机可划分三相异步电动

6、机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。　　b)交流换向器电动机可划分单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。　　3、按起动与运行方式可划分电容起动式单相异步电动机、电容运转5式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。　　4、按用途可划分驱动用电动机和控制用电动机。　　1)驱动用电动机可划分电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其它

7、通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。　　2)控制用电动机又划分步进电动机和伺服电动机等。　　5、按转子的结构可划分笼型感应电动机（旧标准称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线型异步电动机）。　　6、按运转速度可划分高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。　　低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电动机等。　　1.2电机的工作原理与基本构造本节主要介绍直流电机与异步电机这两种电机的工作原理与基本构造。　　1

8、.2.1直流电机直流电机是指能输出直流电流的发电机，或通入直流电流而产生机械运动的电动机。　　直流电动机具有良好的起动性能和宽广平滑的调速特性，因而被广泛应用于电力机车、无轨电车、轧钢机、机床和起动设备等需要经常起动并调速的电气传动装置中。　　直流发电机主要用作直流电源。　　此外，小容量直流电机大多在自动控制系统中以伺服电动机、测速发电机等形式作为测量、执行元件使用。　　1、直流电机工作原理直流电机的工作原理可用下图所示的最简模型进行说明。