控制电机chap01_绪论(2014.10.27).ppt

绪论 伺服电动机 测速发电机 步进电动机 自整角机 旋转变压器 控制电机 目 录： 第一章 绪论 1.1 微特电机的用途 1. 概念：微特电机通常指的是结构、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。 随着科学技术的发展和应用领域的扩大，微特电机的体积和输出功率都已突破了这个范围。有的特种电机的功率做到了10 kW左右，甚至更大。 现代微特电机技术融合了电机、计算机、电力电子、自动控制、精密机械、新材料和新工艺等多种高新技术； 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。 航空航天：卫星天线，太阳能电池，飞机的方向舵等； 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：计算机存储器、移动通讯、扫描、打印、复印、传真等； 现代交通运输：汽车用微特电机 ； 现代农业渔业：水位自动显示、水坝闸门自动开闭、鱼群探测； 日常生活：电梯自动选层、医疗设备、录音录象、 家用电器等。 2.应用 1.2 微特电机的分类 1.驱动用微特电机： 驱动各种机构、仪表和家用电器等，通常单独使用。 2.控制用微特电机： 伺服电动机：电信号变成机械信号（转速或转角） 测速发电机：机械转速变成电信号（输出电压） 旋转变压器：机械转角信号变成电压信号 自整角机：对机械信号（转角或转速）进行传递、测量和指示 步进电动机：数字脉冲电信号变成机械信号（转角或转速） 3 .控制用微特电机在现代自动控制系统中伺服系统框图: 测量 元件 放大 元件 伺服 元件 控制 装置 校正元件 位置反馈 (测速发电机) (自整角机) 测量元件（自整角机，旋转变压器）：将转角、转角差、转速等机械信号转换为电信号 伺服元件：将电信号转换为轴上的角位移、角速度或直线位移和线速度，并带动控制对象运动 一、驱动微电机： 任务是转换能量，电能变成机械能； 与一般动力电机的要求类似； 高效、高功率因数、结构简单、使用方便、容易维护、坚固耐用、体积小、重量轻、价格低等。 1.3 微特电机的基本要求 二、控制用微特电机 任务：完成信号的传递和转换； 除了上述要求外，还要求具有二高一快 高可靠性----长期可靠工作，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------能对主令信号变化作出快速响应； 表征响应速度的主要指标是机电时间常数与灵敏度。 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： 三、微特电机的主要特点： 1.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年代前后才开始全面发展，大致经历了4个阶段： 1.4 微特电机的发展概况和趋势 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； 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。 目标：a) 提高可靠性和适应性 b) 提高精度：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100 kg。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。 2. 发展趋势： 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