当前微型电机种类及应用

各种电机应用现状调查马达和拖曳基础讨论课主题：各种电机的应用现状调查班级： 13级工程机械一班小组成员：李6120日张朝阳崔超钰陈杰潘帅董亚飞指导教师：马云飞完成时间： 2016.4.4目录前言31 .电机产业现状42 .电机行业的结构4三、电机行业前景预测44 .电机的分类和应用概要55 .信号马达65.1、位置信号马达65.2、感应同步器65.3、自整角机75.4、速度信号马达86 .动力马达86.1、直流电机86.2、交流电机86.3、同步电动机96.4、异步电动机107 .控制马达117.1伺服电机117.2、步进电机127.3、扭矩马达137.4、开关磁阻电机137.5、无刷直流电动机14参考文献16简介广义上，电机是电能转换装置，包括旋转电机和静止电机。 旋转电机是基于电磁感应原理实现电能和机械能相互转换的能量转换装置，静止电机是基于电磁感应定律和磁动势平衡原理实现电压变化的电磁装置，也称变压器。 本文主要探讨旋转电机，旋转电机种类繁多，在现代工业领域的应用极为广泛，可以说在有电能利用的情况下有旋转电机的形象。 与内燃机和蒸汽机相比，旋转电机运行效率高，而且电能比其他能源运输方便、费用便宜，而且电能清洁无污垢、易于控制等特点，因此在实际生活和工程实践中，旋转电机的应用越来越广泛。 不同的电机有不同的应用场景，随着电机制造技术的发展和电机工作原理的研究，现在也出现了不少新型电机。 例如，美国磁头公司开发的无槽无刷直流电机、日本SERVO公司开发的小电力混合型步进电机、我国自己适用于工业机床和电动自行车的大转矩低转速电机等。 本文主要探讨部分电机的种类和应用情况。1 .电机产业现状目前我国电机安装机总容量达4亿kW以上，年耗电量达12000亿kWh，占全国总耗电量的60%，占工业耗电量的80%，其中鼓风机、泵、压缩机安装机总容量已超过2亿kW，年耗电量达8000亿kWh， 占全国总耗电量的40%左右，马达节能要求极大，也是节能效果最为显着的地方。 采用新型电机设计、新技术和新材料，通过降低电磁能、热能、机械能的损失来提高输出效率，高效节能电机比传统电机高约3%-5%。 目前，二级能效指标电机的比例不足10%，其发展空间很大。 随着电力电子技术、计算机技术、微电子技术和控制理论的发展和应用，中小型电机的应用领域越来越广泛。2 .电机行业结构电机作为机电能源转换的重要装置，是电气传动的基础部件，应用领域广泛，产品品种多，规格复杂，其产品特性不高，与生产企业相关的细分行业多，没有明显的周期性、地域性、季节性特征。 目前，国内微分和中小电机生产及相关厂家超过2000家，已成为国民经济和国防现代化建设不可或缺的基础产品。 国内微分和中小电机行业的生产厂家很多，市场竞争主要表现在产品的技术含量、价格和生产规模等方面，由于市场机制不完善，行业价格竞争激烈，对行业良性发展产生了不利影响。 随着马达能效标志的强制执行、市场优胜劣化作用的显着化、行业进入壁垒的加强，价格竞争的影响逐渐减弱。3、电机行业前景预测目前，中国马达约占世界马达市场份额的21.5%，这一数据随着国际经济大环境的变暖而增加。 国内市场在接下来的5年的计划中，比欧美市场和其他国家市场增长得快，特别是高性能发动机的市场会大幅扩大。 发动机的未来趋势是2015年以后，发动机需求转向IE2系列标准发动机，超高效IE4系列发动机的市场占有率不高。 2015年，IE4型超高效电动机市场份额预计占5%。 2014年世界经济环境恢复尚属首次，2015年将更加强大。 伴随着这一经济复苏风潮，如海工建设、船舶建设等生产建设业和国家基础设施建设投资的增加，军工产业的投入，各类电器产品生产企业的生产复苏，电机需求比2013年提高7%-10%。 企业为赶上国家政策支持的“高速铁路”，加大对高效电机使用推进的投入，与2013年相比，完成节能规划的高效电机推进率达到95%以上，电机节能系统改造有一定的突破。 非工业领域的电机应用消费一直是电机产业的驱动力。 汽车行业不是工业用电机的主要购买者，轻型车辆每辆汽车拥有30台以上的电机。 家电和住宅(暖气、通风和空调)产品使用电动机的需求，例如，每年有超过4.5亿台电动机用于冰箱和洗衣机的每台计算机的磁盘驱动器和风扇使用36台小型电动机。 比起家电的增加，住宅HVAC系统有望加快马达的增加。 经济变暖是一个大环境，政策是促进力，市场是动力。 2015年，把握产业方向，结合政策指标，是电机行业市场的新局面。4 .电机的分类和应用概述众所周知，电机是传动及控制系统的重要组成部分，随着现代科学技术的发展，电机的实用重点已经开始从过去的简单传动向复杂控制转移，特别是正确控制电机的速度、位置、转矩。 但是，由于电机的设计和驱动方式因应用程序而异，乍一看选型看起来非常复杂，因此根据旋转电机的用途进行了基本的分类。 下面介绍电机中最具代表性、最频繁、最基本的电机控制电机、功率电机和信号电机。5 .信号电机5.1、位置信号电机现在，最代表性的位置信号电动机是解调器、感应同步电机、自整角电机。轮廓：解算器(resolver/transformer )是电磁式传感器，也称为同步解算器。 角度测量用的小型交流电动机，为了测量旋转体的旋转轴角位移和角速度，由定子和转子构成。 其中定子绕组作为变压器的原边接受励磁电压，励磁频率通常为400、3000、5000HZ等。 转子绕组作为变压器的副边通过电磁耦合得到感应电压。应用现状：旋转变压器是精密的角度、位置、速度检测装置，适用于使用旋转编码器的所有旋转变压器，尤其适用于高温、寒冷、湿气、高速、高振动等旋转编码器无法正常工作的情况。 由于旋转变压器的以上特点，取代光电编码器，广泛应用于伺服控制系统、机器人系统、机械工具、汽车、电力、冶金、纺织、印刷、航天、船舶、兵器、电子、冶金、矿山、油田、水利、化工、轻工、建筑等领域的角度、位置检测系统中。 也可作为坐标转换、三角运算和角度数据传输、二相移相器用于角度数字转换装置。5.2、感应同步器轮廓：将角度或线性位移信号转换为交流电压的位移传感器也称为平面型分解器。 有圆盘式和直线式两种。 在高精度数字显示系统和数控闭环系统中，圆盘式感应同步器检测角位移信号，直线式检测位移。 感应同步器广泛应用于高精度伺服转台、雷达天线、火炮与无线望远镜定位跟踪、精密数控机床及高精度位置检测系统.应用现状：感应同步器已广泛应用于大位移静态和动态测量，如三维测量仪、可编程数控机床、高精度重型机床和加工中心的测量装置等。感应同步器利用电磁耦合原理实现位移检测具有明显优点：可靠、抗干扰能力强、对工作环境要求低、恒温控制和环境恶劣条件下正常工作，适应工业现场恶劣环境的光栅传感器利用光电机制实现位移量检测，分辨率高密闭型光栅传感器对工作环境的适应性强，光栅传感器性能价格比的提高和技术复杂性的降低，在测量长度方面比感应同步器有更普遍的应用。5.3、自整角机轮廓：自转角机是利用自步特性使旋转角从交流电压变化或从交流电压变化为旋转角的感应式微电机，作为伺服系统测量角度的位移传感器使用。 并且，也可以从角机处理用于实现角信号的远程传输、转换、接收和指示。 两个或多个马达通过电路的连接，机械不相互连接的两个或多个旋转轴自动保持相同旋转角的变化或同步旋转。 电机的这种性能叫做自整步特性。 在伺服系统中，将在产生信号的一侧使用的自整角机称为发送机，将在接收信号的一侧使用的自整角机称为接收机。 自整角机广泛应用于冶金、航海等位置和方位同步指示系统、火炮、雷达等伺服系统。应用现状：还可以实现角度信号的远距离传输、转换、接收和指示。 两个或多个马达通过电路的连接，机械不相互连接的两个或多个旋转轴自动保持相同旋转角的变化或同步旋转。 电机的这种性能叫做自整步特性。 在伺服系统中，将在产生信号的一侧使用的自整角机称为发送机，将在接收信号的一侧使用的自整角机称为接收机。 自整角机广泛应用于冶金、航海等位置和方位同步指示系统、火炮、雷达等伺服系统。5.4、速度信号电机最具代表性的速度信号马达是速度发电机，是将转速转换为电信号的电磁元件，其输出电压与转速成正比。 原理上属于“发电机”范畴。 测速发电机在控制系统中主要用作阻尼要素、微分要素、积分要素和测速要素。 所以在这里不怎么说明。6 .动力马达6.1、直流电机简介：直流电动机是最早出现的电动机，约19世纪末大致分为整流子和无整流子两种。 直流电动机具有较好的控制特性的直流电动机在结构、价格、维护方面比交流电动机差，但交流电动机的调速控制问题一直没有得到良好的解决方案，因此直流电动机具有调速性能良好、起动容易、能够装载起动等优点，因此直流电动机的应用目前仍广泛，特别是晶闸管直流电源出现后应用现状：在生活方面，电动产品的应用不胜枚举。 粉丝、剃须刀等。 宾馆自动门、自动门锁、自动窗帘均使用直流电机，直流电机广泛应用于飞机、坦克、雷达等武器装备。 直流电机还广泛应用于机车牵引，如铁路机车直流牵引电机、地铁机车直流牵引电机、机车直流辅助电机、矿用机车直流牵引电机、船用直流电机等。 上图为Z4系列直流电机。6.2、交流电机简介：异步电动机是一种基于气隙旋转磁场与转子绕组感应电流的相互作用产生电磁转矩并实现能量转换的交流电动机。 异步电动机一般为系列产品，品种规格较多，在所有电动机中最广，要求量最大的现在，电力传输约90%的机器使用交流异步电动机，因此其消耗电力约占总电力负荷的一半以上。异步电机结构简单，制造、使用和维护方便，运行可靠，质量小，成本低等优点。 另外，异步电机具有高运行效率和良好的工作特性，从无负荷到满载范围接近恒速运行，能够满足多种农业生产机械的传动要求。 异步电动机主要应用于机床、泵、鼓风机、压缩机、起重机卷扬设备、矿山机械、轻工机械、农副产品加工机械等多种工农生产机械和家电设备和医疗器械等。应用现状：异步电动机中常见的是单相异步电动机和三相异步电动机，其中三相异步电动机是异步电动机的主体，三相异步电动机可用于驱动压缩机、泵、破碎机、切削机床、运输机械、其他机械设备等通用机械。 机器。 在冶金、石油、化学工业、电站等各种工矿企业中作为发动机使用。 鼓风机、煤磨机、轧机、卷扬机使用的电机，在订货时应提供技术资料，作为电机的特殊设计依据，确保电机的可靠运行。 的双曲馀弦值。 另一方面，单相异步电动机一般用于三相电源不便的场所，大部分是小型和小容量的电动机，家用电器多应用于电风扇、冰箱、空调、吸尘器等。6.3、同步电动机简介：同步电动机是指通过交流驱动使转子和定子的旋转磁场同步动作的电动机。 同步电动机的定子和异步电动机完全相同，但其转子有“凸极式”和“劣极式”两种。 凸极式转子同步电动机结构简单，制造方便，但机械强度低，适合低速运行的隐极式同步电动机制造工艺复杂，但机械强度高，适合高速运行。 同步电动机的动作特性与所有的电动机相同，同步电动机也“可逆行”，可以通过发电机运转，也可以通过电动机运转。应用现状：同步电动机主要用作大型机械，如鼓风机、水泵、球磨机、压缩机、轧机及小型、小型仪器设备或控制元件，其中三相同步电动机为其主体。 另外，还可调整照相机以用于向电力网络传输感应或容量无效功率。6.4、异步电机简介：异步电机结构简单，制造、使用和维护方便，运行可靠，质量小，成本低等优点。 另外，异步电机具有高运行效率和良好的工作特性，从无负荷到满载范围接近恒速运行，能够满足众多农业生产机械的传动要求。 异步电动机主要应用于机床、泵、鼓风机、压缩机、起重机卷扬设备、矿山机械、轻工机械、农副产品加工机械等多种工农生产机械、家电设备和医疗设备等应用：异步电动机中常见的是单相异步电动机和三相异步电动机，其中三相异步电动机是异步电动机的主体。 另一方面，单相异步电动机一般用于三相电源不便的场所，大部分是小型和小容量的电动机，家用电器多应用于电风扇、冰箱、空调、吸尘器等。7 .控制马达7.1伺服电机简档：伺服电动机广泛应用于各种控制系统，将输入的电压信号转换为电动机轴上的机械输出量，拖动被控制元件可达到控制目的。便衣马达有直流和交流的区别。 直流伺服电动机的机械特性能够很好地满足控制系统的要求，但是由于换向器的存在，换向器和电刷之间容易产生火花，妨碍了驱动器的动作，在有可燃性气