微特电机及系统 chap01_绪论

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1、Micro-motorsandSystems微特电机及系统电气工程及其自动化专业普通高等教育“十一五”国家级规划教材目录普通高等教育“十一五”国家级规划教材绪论伺服电动机与伺服系统测速发电机步进电动机自整角机旋转变压器永磁无刷直流电动机单相交流串励电动机双凸极电机驱动系统直线电动机超声波电动机1.绪论普通高等教育“十一五”国家级规划教材1.1微特电机的用途微特电机通常指的是性能、用途或原理等与常规电机不同,且体积和输出功率较小的微型电机和特种精密电机。一般其外径不大于130mm，输出功率从数百毫瓦到数百瓦。但是现在微特电机的体积和输出功率

2、都已突破了这个范围。有的特种电机的功率做到了10kW左右。它们广泛应用于军事装备、电子产品、工业自动控制系统、家用电器、办公自动化、通讯和交通、电动工具、仪器仪表、电动玩具等方面。1.绪论普通高等教育“十一五”国家级规划教材1.1微特电机的用途航空航天：卫星天线，太阳能电池飞机的方向舵国防：火炮自动瞄准、飞机军舰自动导航、导弹遥测遥控、雷达自动定位等；工业：机器人、机床加工过程自动控制与显示；信息与电子产品：计算机、移动通讯；1.绪论普通高等教育“十一五”国家级规划教材1.1微特电机的用途（续）现代交通运输：汽车电机农业：水位自动显示、水

3、坝闸门自动开闭；日常生活：电梯自动选层、医疗设备、录音录象、家用电器1.绪论普通高等教育“十一五”国家级规划教材1.2微特电机的分类驱动微电机：主要用来驱动各种机构、仪表及家用电器。1.绪论普通高等教育“十一五”国家级规划教材控制微电机：主要用来在自动控制系统中作元件。1.绪论普通高等教育“十一五”国家级规划教材1.3对微电机的基本要求驱动微电机：与一般动力电机的要求类似，高效、高功率因数等；控制微电机：二高一快高可靠性----对控制电机的第一位要求；高精度-----精度指实际特性与理想特性之间的差距；快速响应------主要指标是机电时

4、间常数与灵敏度。1.绪论普通高等教育“十一五”国家级规划教材微特电机的主要特点与普通电机的要求不同：普通电机的主要任务是转换能量，微特电机在自动控制系统中只起一个元件的作用，主要任务是完成信号的传递与转换；使用环境更广：地上、水下、海洋、太空，高温、低温、潮湿、冲击、振动、辐射等，要在各种恶劣的环境条件下仍能准确、可靠地工作要求体积小、重量轻、耗电少：1.绪论普通高等教育“十一五”国家级规划教材1.4微特电机的发展概况和趋势发展历史：国外从20世纪30年代开始，随着工业自动化、科学技术和军事装备的发展而迅速发展起来；我国是从20世纪50年

5、代前后才开始全面发展，大致经历了4个阶段：起步阶段（1950-1965年）：仿制苏联产品自我发展阶段（1966-1978）：基本形成了微特电机工业体系，自行设计1.绪论普通高等教育“十一五”国家级规划教材初步壮大阶段（1979-1989年）：改革开放，引进生产线，规模化生产能力空前提高快速发展阶段（1990-现在）：三资、民营企业，迅速发展，生产技术水平随之提高，开发新产品。目前与国际先进水平仍有较大差距：品种少，比功率小，质量大，寿命短，精度低。发展趋势：目标：a)提高可靠性和适应性1.绪论普通高等教育“十一五”国家级规划教材b)提高精

6、度：由于控制系统对电机性能要求越来越高，提高精度仍是发展方向之一；措施：除了从电机本身着眼外，要把电机与控制系统线路的改进结合起来；无刷化：无刷直流电机、自整角机、旋旋转变压器等小型化：体积、质量、能耗。是当前微特电机研究中迫切需要解决的问题，特别是高空飞行中，重量每增加1kg，每小时就要多耗燃料100kg。小型化除指体积与重量外，还指功率消耗。措施：改进设计，简化结构，新材料，新工艺等。1.绪论普通高等教育“十一五”国家级规划教材机电一体化：将电机、传感器、控制器集成为一体。永磁化：高性能永磁材料可有效提高电机性能，减小体积和重量。智能

7、化：采用可编程控制器件。确立了微特电机作为一个小系统的设计、生产和使用的新概念。研制新原理、新结构电机：超声波电机，双凸极电机等元件与系统相互协调：伺服电机性能是否能充分发挥，与控制线路和控制方法密切相关，步进电机、超声波电机、双凸极电机等与驱动电路不可分。应用举例雷达天线和显示管偏转线圈的随动系统1.搜索状态；2.跟踪状态1.绪论普通高等教育“十一五”国家级规划教材北方位角仰角距离雷达目标1.搜索状态；荧光屏上出现的飞机2.跟踪状态1.绪论普通高等教育“十一五”国家级规划教材1.绪论普通高等教育“十一五”国家级规划教材如果再把自整角变压

8、器的输出信号送到具有自动瞄准装置的火炮控制系统中，经过比较和放大后，驱动执行元件动作，带动炮筒转到和雷达天线一致的空间位置并对准目标，这就组成了火炮自动瞄准系统。测量元件放大元件伺服元件控制装