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特種電機種類及特點

2015-11-16 23:07:13點擊: 編輯:湘潭電機廠

特種電機發展很快,種類繁多,而且不斷產生新的品種和規格,因此不論是從原理、結構,還是從功能、使用等方面進行比較嚴格的劃分都是比較困難的。電動機工廠店根據資料了解到,目前電機大概可劃分為如下幾大類:永磁電機、伺服驅動與控制類電機、磁阻類電機、信號檢測類電機和非傳統電磁原理電機等。

1、永磁電機

電機是以磁場為媒介進行機械能和電能相互轉換的電磁裝置。在電機內建立進行機電能量轉換所必需的氣隙磁場有兩種方法:一種是在電機繞組內通過電流來產生磁場。另一種是由永磁體來產生磁場。用永磁體來產生勵磁磁場的電機稱為永磁電機。在特種電機中,永磁電機使用最為廣泛,產量也最大,占特種電機總量的 85% 以上。永磁電機歷史悠久,但真正的發展是近年來隨著高性能稀土永磁材料的發展而發展起來的。目前,稀土永磁電機的單臺容量已超過1000 kW,最高轉速已超過 300000 r/min,最低轉速低于 0.01 r/min,最小電機的外徑只有 0.8 mm,長度為 1.2 mm。永磁電機主要包括永磁直流電動機、永磁同步電動機、永磁同步發電機、永磁無刷直流電動機、永磁步進電動機和永磁直線電動機等。

與傳統的電磁電機相比,永磁電機,特別是稀土永磁電機,具有結構簡單、運行可靠、體積小、質量輕、損耗小、效率高等顯著優點,并且其形狀和尺寸可以靈活多樣,因而應用范圍極為廣泛。

2、伺服驅動與控制類電機

伺服驅動與控制類電機最早是因軍事裝備的需要而發展起來的。隨著電力電子技術、計算機技術、新材料技術、控制理論的不斷發展進步,以及裝備系統對電機控制的速度、精度和實時性要求的不斷提高,伺服驅動與控制類電機得到了空前的發展。與傳統電機相比,伺服驅動與控制類特種電機是根據現代運動控制的需要,以電磁理論為基礎,主要研究一組特定的輸入控制變量和輸出被控制變量之間的關系。此類電機主要包括矢量控制感應電動機、開關磁阻電動機及驅動器、永磁交流伺服電動機及系統、永磁無刷直流電動機及控制器、步進電動機及驅動器、有限轉角電動機、直線電動機,磁滯電動機、交直流兩用電動機等。伺服驅動與控制類電動機的主要特點是:

1)因控制的需要,尤其是因運動控制(工業進步)而產生,或為了適應控制的要求而改變電機的功能特性。

2)輸入和輸出均為可控變量,很多情況下通過控制系統而相互關聯。

3)理論分析、研究復雜,不僅需要電磁基本理論,而且涉及控制理論、電力電子技術、計算機技術、集成電路技術和新材料技術等多門學科。

4)具有系統性和集成性,技術含量高。

5)由于大多采用電力電子裝置供電,故損耗研究相對復雜。

3、磁阻類電動機

磁阻類電動機的運行通俗地講是電磁鐵的原理。其結構特點使磁阻隨著轉子的旋轉角度而變化,自感和互感都是旋轉角度的函數。磁阻電動機儲存的磁能隨著轉子的旋轉角度位置而變化,按照適當的時序向繞組提供電流即可產生轉矩。

本篇所述磁阻電動機有開關磁阻電動機及驅動器、步進電動機及驅動器、低速同步電動機三大類。

磁阻類電動機的特點主要是:

1)發熱集中在定子上,轉子發熱少。

2)轉子為凸極,結構簡單、牢固,耐熱性好。

3)繞組簡單,多為集中繞組。

4)勵磁調節簡單。

開關磁阻電動機結構簡單,有較大的比功率,但轉矩波動大,易產生振動和噪聲;電機數學模型不明確;控制復雜。低速同步電動機有較大的自整步能力,轉矩波動小,數學模型明確,但轉子制造相對復雜。步進電動機可用于開環位置控制,系統簡單,但低頻時容易產生振蕩、失步,采用細分驅動技術可減少失步,但控制較復雜。

4、信號檢測類電機

信號檢測類電機是輸入和輸出呈某種嚴格函數關系的一類特種電機,其主要功能就是將運動物體的速度或位置等轉換成電信號。這類電機主要有自整角機、旋轉變壓器、感應移相器、感應同步器、軸角編碼器、測速發電機、電機擴大機等。近年來,高精度、高可靠性的無刷自整角機、旋轉變壓器、感應移相器、測速發電機,以及多極和雙通道自整角機、旋轉變壓器、感應移相器,磁阻式自整角機和旋轉變壓器、微動同步器等特殊原理及特殊要求的信號檢測類特種電機市場日趨擴大。這類電機廣泛應用于導彈、火箭、人造衛星、宇宙飛船、艦船、飛機、自行火炮、雷達、戰車等武器裝備中,用作各類自動化裝置的定位、位置傳感與指示、坐標變換與解算、速度解算與反饋。在工業自動化方面,則越來越多地用于自動控制、遙控、遙測和自動監控系統中的檢測和解算。

這類電機具有體積小、重量輕、精度高、可靠性高、工作壽命長并能承受惡劣環境等特點。由于功能的不同、勵磁方式的不同、電流種類的不同、安裝方式的不同、冷卻方式的不同以及環境條件要求的不同等,信號檢測類特種電機種類繁多、零部件多、結構精密、復雜多樣,和其他信號檢測用傳感器相比,這類電機具有很好的電磁兼容性能和耐受惡劣環境條件的能力。

5、非傳統電磁原理電機

從工作原理來看,有些特種電機已經突破了傳統電機理論的范疇。傳統電機是以磁場為媒介進行機電能量轉換的電磁裝置。而隨著現代科學技術的飛速發展,近年來借助微電子技術、精密機械技術、新材料技術、生物技術以及計算機技術等開發研究出許多基于新原理的特種電機。如超聲波電機、微波電動機、靜電電機、磁致伸縮驅動器、非晶合金電機、分子電動機、光熱電機、仿生電機、記憶合金電機等。


如按照相數,可分為單相、三相和多相電機;
按照頻率,可分為工頻、中頻和高頻電機;
按照電壓等級,可分為低壓電機和高壓電機;
按照電機轉速可分為單速電機和多速電機,還可分為低速和高速電;
按照有無電刷可分為有刷電機和無刷電機;
按照勵磁的來源可分為電勵磁、永磁和混合勵磁電機;
按照磁通走向可分為徑向、軸向和橫向磁通電機;
按照軸承可分為機械軸承、磁軸承和無軸承電機;
按照磁路介質性質可分為鐵心電機和空心電機;
按照磁場方向還可以分為同性極式和異性極式電機

按照用途可分為發電機、電動機和控制用電機?刂朴秒姍C主要包括伺服電機、自整角機、步進電動機、旋轉變壓器、交直流兩用電機和測速發電機等;有些電機如爪極電機,罩極電機,超導電機,音圈電機等是按照其結構特點定義的。此外還有些電機是按照其應用場合命名的,如汽車電機,艦船電機,航空電機,航天電機,超低溫和超高溫電機,潛水電機,潛油電機,牽引電機,防爆電機,脈沖電機等。



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