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1.1 控制电机、特种电机和传统电机的区别 在各类自动化系统中,需要用到大量的各种各样的元件,控制电机就是其中的重要元件之一。它属于机电元件,在系统中具有执行、检测和解算的功能。虽然从基本原理来说,控制电机与普通传统旋转电机没有本质上的差别,但后者着重于对电机的能力指标方面的要求,而前者着重于对特性、高精度和快速响应方面的要求,满足系统对它提出的要求。一般来说,与传统电机相比,在工作原理,结构,性能或设计方法上有较大特点的电机都属于特种电机的范畴。 (1)从工作原理来看,有些特种电机已经突破了传统电机理论的范畴。例如,超声波电动机,不是以磁场为媒介进行机电能量转换的电磁装置,而是利用驱动部分(压电陶瓷元件的超声波报动)和移动部分之间的动摩擦力而获得运转力的一种新原理电机。 (2)即使在传统电机理论的范畴内,许多电机的工作原理也具有较大的特殊性,可以称之为特种电机，例如,步进电机是将数字脉冲信号转换为机械角位移和线性位移的电机,采用高性能永磁体后制成永磁混合式步进电动机,并采用先进的控制技术,其技术指标和动态特性有明显的改进和提高。开关磁阻电机是一种机电一体化的新型电机,在电机发明之后的100多年来,磁阻电机的效率,功率因数和功率密度都很低,长期以来只能用作微型电动机,而磁阻电机与电力电子器件相结合构成的开关磁阻电机,其功率密度与普通异步电机相近,可在很宽的运行范围内保持高效率,系统总成本低于同功率的其他传动系统,目前国内 最高已有400kW的产品出售。(3)从结构来看,除了传统的径问磁场旋转电机之外,还出现了许多特殊结构电机。例如,直线电机、盘式电机(向磁场)等。 从以上的介绍可以看出,除了典型的通用直流电机、异步电机,同步电机、静止变压器等之外,其他类型的电机都可以归为特种电机的行列,这就意味着,控制电机也可以列为特种电机的序列。但是,由于控制电机的称呼历史较长,在我国高等教育自动化类专业的教学中，一直以来是一门不可或缺的课程。在这里,我们习惯上称控制电机之外的非传统电机为特种电机,控制电机定义为自动化系统中常用的微型特种电机。 1.2控制电机与特种电机的种类 与传统电机相比,控制电机和特种电机的特点还表现在种类繁多(目前约有5000多个品种)和功能多样化上,而且还在不断产生功能特殊、性能优越的新颖电机,因此不论从原理和结构,还是从功能和使用等方面对其进行严格的分类都是比较难的。通常情况下,根据上一节的定义,控制电机一般包括直流测速发电机、直流伺服电动机、交流异步伺服电动机。旋转变压器,自整角机、步进电动机、直线电机等;特种电机包括开关磁阻电动机,永磁无剧直流电动机,交流永破同步伺服电动机、盘式电机,超声波电机等。依用途而定,部分永磁无刷直流电动机,交流永磁同步同服电动机可以划为控制电机的范畴。 本书在后续讲授过程中,将不再特别强调到底是属于控制电机还是所谓特种电机的范畴,这并没有多大意义,重要的是通过本书,将传统电机之外的常用的特殊电机及其控制系统一一介绍给读者。 1.3 控制电机与特种电机的应用 控制电机已经成为现代工业自动化系统,现代科学技术和现代军事装备中不可缺少的重要元件。它的应用范围非常广泛,例如,自动化生产线中的机城手,火炮和雷达的自动定位,船舶方向舵的自动操纵、飞机的自动驾驶,遥远目标位置的显示,机床加工过程的自动控制和自动显示,阀门的遇控以及电子计算机,自动记录仪表,医疗设备、录音录像设备等的自动控制系统。 特种电机技术综合了电机、计算机,新材料,控制理论等多项高新技术,其应用避及军事、航空航天、工农业生产、日常生活的各个领域。 (1)工业控制自动化领域，随着现代工业的自动化,信息化,各类控制电机与特种电机被越来越广泛地应用,尤其以数字化形式为控制方式的现代混合式步进电动机,交流同服电动机、直线伺服电机等 (2)信息处理领域。信息产业在国内外都受到高度重视并获得高速发展,信息技术设备中需要的微电机全世界需求量每年约15亿台(套)。这类电机绝大部分是精密永磁无刷电动机、精密步进电动机等。 (3)交通运输领域。目前,在高级汽车中,为了控制燃料和改善乘车感觉以及显示有关装置状态的需要,要使用40~50台电动机,而豪华轿车上的电机可多达80台,汽车电器配套电机主要为永磁直流电机.无刷青流电机等。作为21世纪的绿色交通工具,电动汽车在各国受到普遍的重视,电动车辆驱动用电机主要是无剧直流电动机,开关阻电动机、永磁同步电动机等,这类电机的发展趋势是高效率、高出力、智能化。此外,特种电机在机车驱动,轮船推进中也得到了广泛应用,例如,直线电机用于感悬浮列车,地铁的驱动已经在我国进入商业应用阶段。 (4)家用电器领域。目前,工业化国家一般家庭中约用到35台以上特种电机。为了满足用户越来越高的要求和适应信息时代发展的需要,实现家电产品节能化、舒适化、网络化、智能化,甚至提出了网络家电(或信息家电)的概念,家电的更新换代的周期很短,对为其配套的电机提出了高效率,低噪声,低振动,低价格,可调速和智能化的要求。无刷直流电动机,开关磁阳电动机等新兴的机电一体化产品正逐步替代传统的单相异步电动机 (5)高档消费品领域。VCD和DVD视盘等音响设备的配套电机主要为印绕组电机,绕线盘式电机等,摄像机,数码照相机等高档电于消费产品需要量大,产品更新换代快。也是微特电机的主要应用领域之一,这类电机属于精密型,制造加工难度大,尤其进入数字 化后,对电机提出了更苛刻的要求。(6)电气传动领域。工农业生产的各个部门都离不开电气传动系统,在要求速度控制与位置控制(伺服)的场合,特种电机的应用越来越广泛。例如,开关磁阳电机,无刷直流电机,功率步进电机,宽调速直流电机在数控机床,自动生产线、机器人等领域的应用。(7)特种用途,包括各种飞行器,探测器,自动化武器装备,医疗设备等。这类电机多为特殊电机或新型电机,包括从原理上、结构上和运行方式上都不同于一般电磁原理的电机。主要为低速同步电动机,谐波电动机,有限转角电动机,超声波电动机,微波电动机,电容式电动机,静电电动机等。 1.4控制电机、特种电机与其控制系统的关系 不管是控制电机还是特种电机,与普通圆桂式交育流电机相比,它们都有其各特殊性,其中相当部分的电机需要供助于控制器的控制来发挥作用,例如,开关磁阻电机没有位置信号的信息电机将无法运转,步进电机若无队冲信号不能步进,无刷直流电机永盛交流同步电机等没有转子位置的信号将不能如期发挥其作用等。控制电机、特种电机与其控制系统是密不可分的,单独认识电机本体而不能理解其控制原理、是不完整的,可以说脱离系统来单独谈这些电机是没有实际意义的。 在早期,由于用于电机控制的器件,控制理论等的滞后,严重影响了这些电机的性能,技术发展与推广应用。而随着新型电力电子器件的不断涌现,电机控制技术飞速发展,而微处理器的应用促进了模拟控制系统向数字控制系统的转化,数字化控制技术使得电机控制所需的复杂算法得以实现,大大简化了硬件设计,降低了成本,提高了精度。特别是最近几年工业控制的功能模块或专用芯片不断涌现.例如,美国的AD公司和T1公司都推出了用于电动机调速的数字信号处理器(DSP),它将一系列外围设备如模/数转换器(A/D)脉览调制发生器(PWM)和DSP集成在一起,为电机控制提供了一个理想的解决方案，以开关阻电机控制为例,其常用的控制方法是电流模拟滞环控制和电压PWM调速控制。过去这种电压PWM控制策略都是通过分散的模拟器件实现的,因此系统往往是电流开环,电流的大小和波形都缺乏相应的控制,最终影响整个系统的运行性能。数字信号处理技术的快速发展以及高速,高集成度的电机控制专用DSP芯片的出现,不仅为开关阻电机的数字电流控制提供了强有力的支持,而且在电压PVM控制的基础上引人电流闭环,实现了数字化,从而使得电流以最小的偏差逼近目标值,对提高电机出力,效率,降低电机噪声和转矩脉动有很大作用。 因此,无论是新型电机,还是传统的控制电机或特种电机提高性能时,控制系统伊然已经成为电机的不可或缺的一部分。本书中对部分电机的控制系统也进行了详细介绍。 纯分享帖，需要者可点击附件免费获取完整资料~~~ 【免责声明】本文系网络转载，版权归原作者所有。本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请第一时间告知，删除内容！ 
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