電機(jī)原理及拖動(dòng)（第4版）課件：特種電機(jī)

《電機(jī)原理及拖動(dòng)》

第4版特種電機(jī)第—節(jié)永磁同步電動(dòng)機(jī)第二節(jié)永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)第三節(jié)步進(jìn)電機(jī)第四節(jié)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)第五節(jié)伺服電機(jī)第六節(jié)直線電機(jī)第七節(jié)高溫超導(dǎo)電機(jī)特種電機(jī)第—節(jié)永磁同步電動(dòng)機(jī)第二節(jié)永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)第三節(jié)步進(jìn)電機(jī)第四節(jié)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)第五節(jié)伺服電機(jī)第六節(jié)直線電機(jī)第七節(jié)高溫超導(dǎo)電機(jī)第—節(jié)永磁同步電動(dòng)機(jī)按工作主磁場（永磁體提供）方向的不同，永磁同步電動(dòng)機(jī)可分為徑向磁場式和軸向磁場式。一、永磁同步電動(dòng)機(jī)的分類

按電樞繞組位置的不同，永磁同步電動(dòng)機(jī)可分為

內(nèi)轉(zhuǎn)子式（常規(guī)式）和

外轉(zhuǎn)子式。

按轉(zhuǎn)子上有無起動(dòng)繞組，可分為

無起動(dòng)繞組的電動(dòng)機(jī)

和

有起動(dòng)繞組的電動(dòng)機(jī)。二、永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)

按永磁體在轉(zhuǎn)子位置上的不同，永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)主要分為兩種：表面式

和

內(nèi)置式。表面式轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)圖8-1永磁同步電動(dòng)機(jī)橫截面示意圖1-定子2-永磁體3-轉(zhuǎn)軸4-轉(zhuǎn)子鐵心

永磁體通常呈瓦片形，并位于轉(zhuǎn)子鐵心的外表面上，永磁體提供磁通的方向?yàn)閺较颍ǔＴ谟来朋w外表面上套以起保護(hù)作用的非磁性圓筒，或在永磁磁極表面包以無緯玻璃絲帶作保護(hù)層。二、永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)

按永磁體在轉(zhuǎn)子位置上的不同，永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)主要分為兩種：表面式

和

內(nèi)置式。表面式轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)圖8-2表面式轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)a)凸出式b）插入式1--永磁體2--轉(zhuǎn)子鐵心3--轉(zhuǎn)軸

表面凸出式磁極結(jié)構(gòu)表面凸出式磁極結(jié)構(gòu)制造工藝簡單、成本低，在矩形波永磁同步電動(dòng)機(jī)和恒功率運(yùn)行范圍不寬的正弦波永磁同步電動(dòng)機(jī)中得到了廣泛應(yīng)用。

永磁磁極形狀易于實(shí)現(xiàn)最優(yōu)設(shè)計(jì)，可使電動(dòng)機(jī)氣隙磁通密度波形趨近于矩形波或正弦波，能顯著提高電動(dòng)機(jī)乃至整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的性能。二、永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)

按永磁體在轉(zhuǎn)子位置上的不同，永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)主要分為兩種：表面式

和

內(nèi)置式。表面式轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)圖8-2表面式轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)a)凸出式b）插入式1--永磁體2--轉(zhuǎn)子鐵心3--轉(zhuǎn)軸表面插入式磁極結(jié)構(gòu)表面插入式磁極結(jié)構(gòu)與表面凸出式磁極結(jié)構(gòu)相比，電動(dòng)機(jī)氣隙不再是均勻的，因?yàn)閮捎来糯艠O間鐵磁磁路的磁導(dǎo)率很大，而稀土永磁的磁導(dǎo)率接近于空氣，定子鐵心內(nèi)圓對應(yīng)永磁磁極一段的氣隙要大于對應(yīng)極間鐵心段的氣隙，使轉(zhuǎn)子呈現(xiàn)了凸極性。二、永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)

按永磁體在轉(zhuǎn)子位置上的不同，永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)主要分為兩種：表面式

和

內(nèi)置式。表面式轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)圖8-2表面式轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)a)凸出式b）插入式1--永磁體2--轉(zhuǎn)子鐵心3--轉(zhuǎn)軸表面插入式轉(zhuǎn)子屬于凸極式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)在電磁性能上也具有與電勵(lì)磁凸極同步電動(dòng)機(jī)相似的特征。這種電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)可以充分利用因轉(zhuǎn)子凸極所產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩，來提高電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩慣量比，有利于改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，常被用于調(diào)速永磁同步電動(dòng)機(jī)。二、永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)

按永磁體在轉(zhuǎn)子位置上的不同，永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)主要分為兩種：表面式

和

內(nèi)置式。2.內(nèi)置式轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)

在內(nèi)置式轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)中，永磁體位于轉(zhuǎn)子內(nèi)部。永磁體外表面與轉(zhuǎn)子鐵心外圓之間有鐵磁物質(zhì)制成的極靴，極靴中可以放置鑄鋁籠或銅條籠，起到起動(dòng)或（和）阻尼作用，動(dòng)態(tài)及穩(wěn)態(tài)性能均很好，廣泛用于要求有異步起動(dòng)能力或動(dòng)態(tài)性能高的永磁同步電動(dòng)機(jī)。按永磁體磁化方向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向的相互關(guān)系，內(nèi)置式轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)又可分為

徑向式、切向式、混合式。二、永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)

按永磁體在轉(zhuǎn)子位置上的不同，永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)主要分為兩種：表面式

和

內(nèi)置式。2.內(nèi)置式轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)徑向式

優(yōu)點(diǎn)是漏磁系數(shù)小、轉(zhuǎn)軸上不需采取隔磁措施、轉(zhuǎn)子沖片機(jī)械強(qiáng)度相對較高、安裝永磁體后轉(zhuǎn)子不易變形等，因此近年來應(yīng)用較為廣泛。

內(nèi)置式轉(zhuǎn)子的永磁體受到極靴的保護(hù)，其轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)的不對稱所產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩也有助于提高電動(dòng)機(jī)的過載能力和功率密度，而且易于“弱磁”擴(kuò)速。圖8-3內(nèi)置徑向式轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)1--轉(zhuǎn)軸2--永磁體槽3--永磁體4--轉(zhuǎn)子導(dǎo)條二、永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)

按永磁體在轉(zhuǎn)子位置上的不同，永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)主要分為兩種：表面式

和

內(nèi)置式。2.內(nèi)置式轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)切向式結(jié)構(gòu)漏磁系數(shù)較大，且需采用相應(yīng)的隔磁措施，制造工藝較徑向式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本也有所增加。優(yōu)點(diǎn)在于一個(gè)極距下的磁通由相鄰兩個(gè)磁極并聯(lián)提供，可得到更大的每極磁通。尤其當(dāng)電動(dòng)機(jī)極數(shù)較多，而徑向式結(jié)構(gòu)又不能提供足夠的每極磁通時(shí)，這種結(jié)構(gòu)便具有明顯的優(yōu)勢此外，這種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的凸極效應(yīng)明顯，產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩在電動(dòng)機(jī)總轉(zhuǎn)矩中的比例可達(dá)40%，圖8-4內(nèi)置切向式轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)1--轉(zhuǎn)軸2--空氣隔磁槽3--永磁體4--轉(zhuǎn)子導(dǎo)條二、永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)

按永磁體在轉(zhuǎn)子位置上的不同，永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)主要分為兩種：表面式

和

內(nèi)置式。2.內(nèi)置式轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)圖8-5內(nèi)置混合式轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)1--轉(zhuǎn)軸2--永磁體槽3--永磁體4--轉(zhuǎn)子導(dǎo)條內(nèi)置混合式轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)三、隔磁措施為不使電動(dòng)機(jī)中永磁體的漏磁系數(shù)過大而導(dǎo)致永磁材料利用率過低，在某些轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中必須采取隔磁措施。圖8-6典型的隔磁橋結(jié)構(gòu)標(biāo)注尺寸b和(或)的沖片部位稱為隔磁磁橋。

通過磁橋部位磁通達(dá)到飽和來起限制漏磁的作用。

隔磁磁橋?qū)挾萣越小，該部位磁阻越大，越能限制漏磁通。但是b過小將使轉(zhuǎn)子的沖片機(jī)械強(qiáng)度變差。1--轉(zhuǎn)軸2--轉(zhuǎn)子鐵心3--永磁體槽4--永磁體5--轉(zhuǎn)子導(dǎo)條四、永磁同步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)永磁同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理與電勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)相同，采用矢量控制變頻器進(jìn)行調(diào)速控制運(yùn)行時(shí)，既具有直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)異調(diào)速性能，又實(shí)現(xiàn)了無刷化。相比于異步電動(dòng)機(jī)、電勵(lì)磁的直流電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)，永磁同步電動(dòng)機(jī)具有以下特點(diǎn)：由永磁體提供磁通取代了電勵(lì)磁繞組勵(lì)磁，省去了集電環(huán)和電刷，簡化了結(jié)構(gòu)，提高了運(yùn)行的可靠性。與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相比，不需要無功勵(lì)磁電流，可以顯著提高功率因數(shù)(可達(dá)1.0，甚至容性)。正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子無繞組損耗，高功率因數(shù)使得定子電流較小，定子損耗較小，提高了電動(dòng)機(jī)的效率和功率密度。采取合適的磁路結(jié)構(gòu)，可以提高氣隙磁密，減小電動(dòng)機(jī)體積，重量輕。具有寬的高功率因數(shù)和高效率運(yùn)行范圍。由于電動(dòng)機(jī)損耗少，比較容易實(shí)現(xiàn)全封閉自冷。電動(dòng)機(jī)的形狀和尺寸可以靈活多樣。特種電機(jī)第—節(jié)永磁同步電動(dòng)機(jī)第二節(jié)永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)第三節(jié)步進(jìn)電機(jī)第四節(jié)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)第五節(jié)伺服電機(jī)第六節(jié)直線電機(jī)第七節(jié)高溫超導(dǎo)電機(jī)第二節(jié)永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)(PermanentmagnetbrushlessDCmotor)實(shí)質(zhì)上是采用電子換向的定、轉(zhuǎn)子反裝的直流電動(dòng)機(jī)，也就是一臺(tái)永磁無刷同步電動(dòng)機(jī)。它具有同步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、具有直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能好，運(yùn)行效率高等優(yōu)點(diǎn)。一、永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的分類具有交流電機(jī)特性的永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)具有直流電機(jī)特性的永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)

反電動(dòng)勢波形和供電電流波形都是矩形波(或方形波)的永磁無刷電動(dòng)機(jī)，稱為永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)。這類電機(jī)由直流電源供電，借助位置傳感器來檢測轉(zhuǎn)子的位置，由所檢測出的信號(hào)去觸發(fā)相應(yīng)的電子換相線路以實(shí)現(xiàn)無接觸式換相。顯然，這種無刷直流電機(jī)具有有刷直流電機(jī)的各種運(yùn)行特性。

反電動(dòng)勢波形和供電電流波形都是正弦波的永磁無刷電機(jī)，稱為調(diào)速永磁同步電機(jī)。這類電機(jī)也是由直流電源供電，但通過逆變器將直流電變成交流電，然后去驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)。因此，它們具有同步電機(jī)的各種運(yùn)行特性。若逆變器采用磁場定向矢量控制，可使交流同步電動(dòng)機(jī)像直流電動(dòng)機(jī)那樣進(jìn)行控制，調(diào)速永磁同步電動(dòng)機(jī)具有和直流電動(dòng)機(jī)類似的特性。二、永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖8-7永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)將原有直流電動(dòng)機(jī)中的定轉(zhuǎn)子互換，即電樞繞組在定子上，勵(lì)磁在永磁轉(zhuǎn)子上，不需要?jiǎng)?lì)磁繞組。與傳統(tǒng)的直流電動(dòng)機(jī)相比，無刷直流電動(dòng)機(jī)用電子換相取代了有刷直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械換相，取消了電刷和換向器。將電樞繞組與靜止的電子換相電路連接，電樞繞組中電流方向的改變由功率管的開關(guān)來控制。為保證開關(guān)信號(hào)與轉(zhuǎn)子磁極轉(zhuǎn)過的位置同步，需要有檢測轉(zhuǎn)子位置角的傳感器。二、永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖8-8永磁無刷直流電機(jī)本體截面永磁無刷直流電機(jī)本體

由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成，定子上放置電樞繞組，轉(zhuǎn)子上是永磁磁鋼。

此結(jié)構(gòu)與永磁同步電機(jī)相似，無刷直流電機(jī)的方波勵(lì)磁方式提高了永磁材料的利用率，在增大電機(jī)出力的同時(shí)減小了電機(jī)的體積。

永磁無刷直流電機(jī)的定子繞組與普通的同步電機(jī)以及感應(yīng)電機(jī)類似。定子繞組大多是三相或者多相，鑲嵌在定子鐵心中。三相繞組方式最常見，電樞繞組可以丫接和△接。

轉(zhuǎn)子是由一定極對數(shù)的永磁材料組成，放置在鐵心表面或者嵌入鐵心內(nèi)部。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)通常有三種：表面粘貼式磁極、嵌入式磁極、環(huán)形磁極。二、永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖8-10永磁無刷直流電機(jī)三相全橋驅(qū)動(dòng)電路2.功率驅(qū)動(dòng)電路功率驅(qū)動(dòng)電路的作用是根據(jù)轉(zhuǎn)子位置，實(shí)時(shí)的給定子繞組通相應(yīng)的電流。一般功率驅(qū)動(dòng)電路使用MOSFET或者IGBT，不過一般來說兩者的適用場合有所不同。MOSFET一般適用于低電壓的中小功率的場合，開關(guān)的頻率可以較高；IGBT適用于開關(guān)頻率不高且功率較大的場合，由于其控制簡單，目前使用較為廣泛。圖8-9永磁無刷直流電機(jī)三相半橋驅(qū)動(dòng)電路二、永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖8-11霍爾效應(yīng)原理3.轉(zhuǎn)子位置檢測裝置由于控制器只能識(shí)別電信號(hào)，因此，位置傳感器需要將位置信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。

永磁無刷直流電機(jī)位置傳感器的作用是為控制器提供當(dāng)前轉(zhuǎn)子磁極所處位置，控制器根據(jù)轉(zhuǎn)子位置和電機(jī)轉(zhuǎn)向來確定各功率管的導(dǎo)通狀態(tài)。常用的位置傳感器主要：電磁式位置傳感器光電式位置傳感器磁敏式位置傳感器霍爾式位置傳感器二、永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖8-11霍爾效應(yīng)原理3.轉(zhuǎn)子位置檢測裝置霍爾元件位置傳感器是根據(jù)半導(dǎo)體薄片的霍爾效應(yīng)來工作的當(dāng)通有恒定電流的半導(dǎo)體薄片處于磁場中時(shí)，半導(dǎo)體中的電子受到洛倫茲力作用，在半導(dǎo)體兩側(cè)間產(chǎn)生電動(dòng)勢E，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。二、永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖8-12霍爾元件集成電路芯片內(nèi)部電路原理圖3.轉(zhuǎn)子位置檢測裝置霍爾元件就是利用霍爾效應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢的元件，但輸出的電動(dòng)勢比較小，不利于檢測，需要外接放大電路才能獲得較強(qiáng)的輸出信號(hào)，可以將其與放大電路封裝為一個(gè)集成電路芯片。圖8-13開關(guān)型霍爾集成電路芯片輸入輸出特性三、永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的工作原理傳統(tǒng)的有刷直流電動(dòng)機(jī)定子為永磁體，電樞繞組在轉(zhuǎn)子上。由于電刷和換向器的作用，處于N極磁場和S極磁場下電樞繞組的電流方向始終不變，使得定子永磁體產(chǎn)生的磁場和電樞電流產(chǎn)生的磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子受力旋轉(zhuǎn)。永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與有刷直流電動(dòng)機(jī)相反，定子上纏有多相繞組，轉(zhuǎn)子表面貼有永磁體控制電路根據(jù)位置傳感器檢測到的轉(zhuǎn)子位置，開通逆變器中相應(yīng)的開關(guān)管，使定子繞組中的相應(yīng)相通電，在電機(jī)中形成一定方向的磁場。

此時(shí)，定子產(chǎn)生的磁場與轉(zhuǎn)子永磁體產(chǎn)生的磁場有一定的角度，使轉(zhuǎn)子受力旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一定角度時(shí)，位置傳感器輸出的轉(zhuǎn)子位置信號(hào)發(fā)生變化，控制電路切換逆變器中開關(guān)管的通斷，改變定子繞組中電流的流向，使定子產(chǎn)生的磁場也向電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)一定的角度。

就這樣，定子產(chǎn)生的磁場與轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場始終保持一定角度，使電機(jī)轉(zhuǎn)子始終受力旋轉(zhuǎn)。三、永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的工作原理圖8-14正轉(zhuǎn)時(shí)相互位置關(guān)系三、永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的工作原理圖8-15反轉(zhuǎn)時(shí)相互位置關(guān)系四、永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)及其抑制措施永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、功率密度高、輸出轉(zhuǎn)矩大，以及調(diào)速性能好等一系列優(yōu)點(diǎn)，從而在工業(yè)和生活等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

但其缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大，從而降低電力傳動(dòng)系統(tǒng)控制特性和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性，并帶來振動(dòng)和噪聲，這在一定程度上限制了無刷直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用。對于齒槽轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，可以通過優(yōu)化電機(jī)本體的設(shè)計(jì)來解決，例如斜槽法、分?jǐn)?shù)槽法、磁性槽楔法以及閉口槽法和無齒槽繞組法等。對于非理想反電動(dòng)勢波形引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，

一種解決方法是對電機(jī)本體氣隙齒槽和定子繞組進(jìn)行優(yōu)化，使反電動(dòng)勢波形盡可能接近理想的梯形波；

另一種解決方法是采用合適的控制方法，以得到最佳的定子電流，從而消除轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。四、永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)及其抑制措施由于永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)電樞繞組電感的存在，繞組電流從一相切換到另一相時(shí)產(chǎn)生換相延時(shí)，從而形成電動(dòng)機(jī)換相過程中的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)是最主要的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，嚴(yán)重可以達(dá)到平均轉(zhuǎn)矩的50%左右。因此，抑制換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)是減小電動(dòng)機(jī)整體轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的關(guān)鍵問題換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的抑制方法主要有以下幾種：重疊換相法（軟開關(guān)技術(shù)）在換相時(shí)，應(yīng)立即關(guān)斷的功率開關(guān)器件并不立即關(guān)斷，而是延長了一個(gè)時(shí)一問間隔，并將不應(yīng)開通的開關(guān)器件提前開通一個(gè)電角度，這樣可以補(bǔ)償換相期間的電流跌落，進(jìn)而抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，該方法對抑制高速下?lián)Q相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)有效。電流滯環(huán)控制法

在電流環(huán)中采用滯環(huán)電流調(diào)節(jié)器，通過比較參考電流和實(shí)際電流，在換相時(shí)給出合適的觸發(fā)信號(hào)，控制開關(guān)器件。當(dāng)實(shí)際電流小于滯環(huán)寬度的下限時(shí)，開關(guān)器件導(dǎo)通；隨著電流的上升，達(dá)到滯環(huán)寬度的上限時(shí)，開關(guān)器件關(guān)斷，使電流下降。可采用在換相期間通過滯環(huán)控制法直接控制非換相相電流來減少換相期間電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的控制策略。該方法應(yīng)用簡單，快速性好，且具有限幅能力，較好地解決了低速時(shí)的換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問題，但在高速時(shí)效果不理想。四、永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)及其抑制措施由于永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)電樞繞組電感的存在，繞組電流從一相切換到另一相時(shí)產(chǎn)生換相延時(shí)，從而形成電動(dòng)機(jī)換相過程中的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)是最主要的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，嚴(yán)重可以達(dá)到平均轉(zhuǎn)矩的50%左右。因此，抑制換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)是減小電動(dòng)機(jī)整體轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的關(guān)鍵問題換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的抑制方法主要有以下幾種：PWM斬波法使開關(guān)器件在斷開前、導(dǎo)通后進(jìn)行一定頻率的斬波，控制換相過程中繞組端電壓，使各換相電流上升和下降的速率相等，補(bǔ)償總電流幅值的變化，從而抑制換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，該方法有效地解決了滯環(huán)電流法存在的高速時(shí)抑制效果不理想的缺點(diǎn)。電流預(yù)測控制永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)在高速換相區(qū)的換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)減小，而低速區(qū)則增大。但是在實(shí)際應(yīng)用中，由于受到電機(jī)轉(zhuǎn)速、供電電壓等因素的影響，無法按照理論分析將換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)分為高速區(qū)和低速區(qū)而采取不同的控制策略。換相電流預(yù)測控制方法算法簡單，容易實(shí)現(xiàn)，適應(yīng)性強(qiáng)，能夠在全速范圍內(nèi)有效抑制換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。特種電機(jī)第—節(jié)永磁同步電動(dòng)機(jī)第二節(jié)永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)第三節(jié)步進(jìn)電機(jī)第四節(jié)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)第五節(jié)伺服電機(jī)第六節(jié)直線電機(jī)第七節(jié)高溫超導(dǎo)電機(jī)第三節(jié)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，顧名思義，它是一步一步旋轉(zhuǎn)的，每輸人一個(gè)脈沖，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)過一個(gè)步矩角。因此也稱脈沖電動(dòng)機(jī)。圖8-16三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)原理圖

a)U相通電b)V相通電c)V相通電

三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的定、轉(zhuǎn)子鐵心均由硅鋼片疊成，定子有六個(gè)磁極，兩個(gè)相對的磁極為一相，繞有控制繞組，反應(yīng)式轉(zhuǎn)子有四個(gè)大齒，齒寬與定子極靴相等。U→V→W→…電機(jī)正轉(zhuǎn)U→W→V→…電機(jī)反轉(zhuǎn)以上通電方式稱為“單三拍”工作方式。二、一種典型的反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)圖8-17典型的三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)定子也是三相六個(gè)磁極，每個(gè)極靴上有五個(gè)小齒，轉(zhuǎn)子圓周上均勻分布著40個(gè)齒。定、轉(zhuǎn)子的齒寬、齒矩都相等。圖8-18定、轉(zhuǎn)子展開圖當(dāng)U相通電，U極下的小齒與轉(zhuǎn)子齒對齊時(shí)，V相下小齒剛好錯(cuò)開t/3(t為齒距，3為相數(shù))，W相錯(cuò)開2t/3。

二、一種典型的反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)U相通電定、轉(zhuǎn)子齒對齊時(shí)，V相極下定、轉(zhuǎn)子齒剛好錯(cuò)開t/3，W相錯(cuò)開2t/3，下一拍V相通電，V極下定、轉(zhuǎn)子齒對齊，W相定、轉(zhuǎn)子齒錯(cuò)開t/3，U相錯(cuò)開2t/3，這樣當(dāng)按U→V→W單三拍通電控制時(shí)，步距角為采用單、雙六拍通電控制時(shí)，步距角為當(dāng)脈沖頻率較高時(shí)，電動(dòng)機(jī)便連續(xù)旋轉(zhuǎn)，相當(dāng)于反應(yīng)式同步電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速

n與脈沖頻率f成正，且有三、運(yùn)行特性1.靜態(tài)矩角特性

三、運(yùn)行特性1.靜態(tài)矩角特性

圖8-20反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的矩角特性三、運(yùn)行特性1.靜態(tài)矩角特性

圖8-20反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的矩角特性

三、運(yùn)行特性1.靜態(tài)矩角特性

圖8-20反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的矩角特性靜穩(wěn)定區(qū)：

穩(wěn)定平衡點(diǎn)：平衡點(diǎn)：

三、運(yùn)行特性2.步進(jìn)運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)控制脈沖頻率較低時(shí)，在下一個(gè)脈沖到來之前，轉(zhuǎn)子已經(jīng)走完一步，這時(shí)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為步進(jìn)運(yùn)行狀態(tài)。這種狀態(tài)下步進(jìn)電動(dòng)機(jī)能否正常運(yùn)行，取決于電動(dòng)機(jī)是否一直在動(dòng)穩(wěn)定區(qū)內(nèi)。圖8-21三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)穩(wěn)定區(qū)a)單三拍b)單、雙六拍三、運(yùn)行特性2.步進(jìn)運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)控制脈沖頻率較低時(shí)，在下一個(gè)脈沖到來之前，轉(zhuǎn)子已經(jīng)走完一步，這時(shí)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為步進(jìn)運(yùn)行狀態(tài)。這種狀態(tài)下步進(jìn)電動(dòng)機(jī)能否正常運(yùn)行，取決于電動(dòng)機(jī)是否一直在動(dòng)穩(wěn)定區(qū)內(nèi)。圖8-21三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)穩(wěn)定區(qū)a)單三拍b)單、雙六拍曲線U和V分別為U相和V相通電時(shí)的矩角特性，兩者在橫坐標(biāo)上相差一個(gè)步矩角。三、運(yùn)行特性2.步進(jìn)運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)控制脈沖頻率較低時(shí)，在下一個(gè)脈沖到來之前，轉(zhuǎn)子已經(jīng)走完一步，這時(shí)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為步進(jìn)運(yùn)行狀態(tài)。這種狀態(tài)下步進(jìn)電動(dòng)機(jī)能否正常運(yùn)行，取決于電動(dòng)機(jī)是否一直在動(dòng)穩(wěn)定區(qū)內(nèi)。圖8-21三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)穩(wěn)定區(qū)a)單三拍b)單、雙六拍

曲線U和V分別為U相和V相通電時(shí)的矩角特性，兩者在橫坐標(biāo)上相差一個(gè)步矩角。三、運(yùn)行特性2.步進(jìn)運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)控制脈沖頻率較低時(shí)，在下一個(gè)脈沖到來之前，轉(zhuǎn)子已經(jīng)走完一步，這時(shí)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為步進(jìn)運(yùn)行狀態(tài)。這種狀態(tài)下步進(jìn)電動(dòng)機(jī)能否正常運(yùn)行，取決于電動(dòng)機(jī)是否一直在動(dòng)穩(wěn)定區(qū)內(nèi)。圖8-21三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)穩(wěn)定區(qū)a)單三拍b)單、雙六拍

曲線U和V分別為U相和V相通電時(shí)的矩角特性，兩者在橫坐標(biāo)上相差一個(gè)步矩角。三、運(yùn)行特性3.高頻運(yùn)行時(shí)代矩頻特性當(dāng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)高頻恒頻運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于連續(xù)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，這時(shí)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩稱動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩。動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩與脈沖頻率的關(guān)系稱為矩頻特性。圖8-22步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的矩頻特性三、運(yùn)行特性3.高頻運(yùn)行時(shí)代矩頻特性當(dāng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)高頻恒頻運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于連續(xù)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，這時(shí)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩稱動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩。動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩與脈沖頻率的關(guān)系稱為矩頻特性。圖8-22步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的矩頻特性頻率升高轉(zhuǎn)矩下降，主要是由定子繞組的電感引起的，電感有延緩電流變化的作用，頻率一高，通電時(shí)間變短，電流尚沒達(dá)到規(guī)定值，就因斷電而下降，而轉(zhuǎn)矩近似地與電流的二次方成正比，所以轉(zhuǎn)矩也下降，而且頻率越高，轉(zhuǎn)矩下降越大。

因此，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力隨頻率的增加而下降。三、運(yùn)行特性3.高頻運(yùn)行時(shí)代矩頻特性當(dāng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)高頻恒頻運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于連續(xù)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，這時(shí)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩稱動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩。動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩與脈沖頻率的關(guān)系稱為矩頻特性。圖8-22步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的矩頻特性步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的另一個(gè)重要指標(biāo)是起動(dòng)頻率，也稱突跳頻率，它是指電動(dòng)機(jī)空載時(shí)使轉(zhuǎn)子從靜止不失步地拉入同步的最大脈沖頻率。

當(dāng)要電動(dòng)機(jī)高頻運(yùn)行，頻率高于起動(dòng)頻率時(shí)，就不能直接加這一頻率的電源把步進(jìn)電動(dòng)機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)起動(dòng)起來。

這時(shí)就要對步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的電源進(jìn)行升、降頻控制，使電動(dòng)機(jī)能夠正常起動(dòng)與停車。特種電機(jī)第—節(jié)永磁同步電動(dòng)機(jī)第二節(jié)永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)第三節(jié)步進(jìn)電機(jī)第四節(jié)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)第五節(jié)伺服電機(jī)第六節(jié)直線電機(jī)第七節(jié)高溫超導(dǎo)電機(jī)第四節(jié)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)一、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)（SwitchedReluctanceMotor，SRM，簡稱SR電機(jī)），與反應(yīng)式同步電動(dòng)機(jī)和反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一樣，也是依靠磁阻效應(yīng)工作的一種電動(dòng)機(jī)。SR電機(jī)為雙凸極式結(jié)構(gòu)，其定、轉(zhuǎn)子磁極通常由普通硅鋼片疊壓而成。定子磁極繞有集中繞組，轉(zhuǎn)子磁極既沒有繞組，也沒有永久磁鐵，更沒有換向器和集電環(huán)。

圖8-238/6極SR電機(jī)第四節(jié)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)一、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)（SwitchedReluctanceMotor，SRM，簡稱SR電機(jī)），與反應(yīng)式同步電動(dòng)機(jī)和反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一樣，也是依靠磁阻效應(yīng)工作的一種電動(dòng)機(jī)。

圖8-238/6極SR電機(jī)第四節(jié)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)一、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)（SwitchedReluctanceMotor，SRM，簡稱SR電機(jī)），與反應(yīng)式同步電動(dòng)機(jī)和反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一樣，也是依靠磁阻效應(yīng)工作的一種電動(dòng)機(jī)。

SR電機(jī)轉(zhuǎn)子上徑向相對的兩個(gè)極，稱為一個(gè)轉(zhuǎn)子極對。SR電機(jī)按相數(shù)分，有單相、兩相、三相、四相及多相電機(jī)。按氣隙方向分，有軸向式、徑向式和徑向-軸向混合式結(jié)構(gòu)。圖8-238/6極SR電機(jī)第四節(jié)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)一、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)（SwitchedReluctanceMotor，SRM，簡稱SR電機(jī)），與反應(yīng)式同步電動(dòng)機(jī)和反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一樣，也是依靠磁阻效應(yīng)工作的一種電動(dòng)機(jī)。

小容量家用電器上用的SR電機(jī)多為單相或兩相徑向一軸向式結(jié)構(gòu)，工業(yè)用驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)多采用三相或四相徑向單齒式結(jié)構(gòu)。圖8-238/6極SR電機(jī)第四節(jié)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)一、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)（SwitchedReluctanceMotor，SRM，簡稱SR電機(jī)），與反應(yīng)式同步電動(dòng)機(jī)和反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一樣，也是依靠磁阻效應(yīng)工作的一種電動(dòng)機(jī)。從結(jié)構(gòu)上看，SR電機(jī)與大步距的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)類似，實(shí)際上二者有根本的區(qū)別。

首先，SR電機(jī)相電流導(dǎo)通角可控，且與轉(zhuǎn)子位置有關(guān)，為此，轉(zhuǎn)軸上應(yīng)裝設(shè)位置檢測器;步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由方波電流供電，可無位置檢測裝置。其次，SR電機(jī)能在較寬的范圍內(nèi)調(diào)速，并能高效地進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換；步進(jìn)電動(dòng)機(jī)無此功能。圖8-238/6極SR電機(jī)第四節(jié)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)一、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)（SwitchedReluctanceMotor，SRM，簡稱SR電機(jī)），與反應(yīng)式同步電動(dòng)機(jī)和反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一樣，也是依靠磁阻效應(yīng)工作的一種電動(dòng)機(jī)。

SR電機(jī)是依靠磁阻效應(yīng)運(yùn)行的，其運(yùn)行原理遵循“磁阻最小原理”，即磁通總要沿著磁阻最小的路徑閉合，而具有一定形狀的鐵心在移動(dòng)到最小磁阻位置時(shí)，必使其主軸線與磁場的軸線重合。圖8-238/6極SR電機(jī)第四節(jié)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)一、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)（SwitchedReluctanceMotor，SRM，簡稱SR電機(jī)），與反應(yīng)式同步電動(dòng)機(jī)和反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一樣，也是依靠磁阻效應(yīng)工作的一種電動(dòng)機(jī)。當(dāng)A相繞組通電（其他相斷電）時(shí)，產(chǎn)生了以為軸線的磁場，磁拉力作用于最臨近的轉(zhuǎn)子極對，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)直到該轉(zhuǎn)子極對的軸線與軸線重合；然后，A相斷電，再依次讓各相按A→B→C→D或A→D→C→B順序通電。

這樣，轉(zhuǎn)子便會(huì)按逆時(shí)針或順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。圖8-24A相繞組供電電路第四節(jié)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)一、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)（SwitchedReluctanceMotor，SRM，簡稱SR電機(jī)），與反應(yīng)式同步電動(dòng)機(jī)和反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一樣，也是依靠磁阻效應(yīng)工作的一種電動(dòng)機(jī)。當(dāng)主開關(guān)器件S1、S2導(dǎo)通時(shí)，A相繞組從直流電源吸收電能；

而當(dāng)S1、S2關(guān)斷時(shí)，繞組電流經(jīng)續(xù)流二極管VD1、VD2續(xù)流，并回饋給電源Us。

因此，SR電機(jī)驅(qū)動(dòng)的共性特點(diǎn)是具有再生作用，系統(tǒng)效率高。圖8-24A相繞組供電電路第四節(jié)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)一、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)（SwitchedReluctanceMotor，SRM，簡稱SR電機(jī)），與反應(yīng)式同步電動(dòng)機(jī)和反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一樣，也是依靠磁阻效應(yīng)工作的一種電動(dòng)機(jī)。當(dāng)主開關(guān)器件S1、S2導(dǎo)通時(shí)，A相繞組從直流電源吸收電能；

而當(dāng)S1、S2關(guān)斷時(shí)，繞組電流經(jīng)續(xù)流二極管VD1、VD2續(xù)流，并回饋給電源Us。

因此，SR電機(jī)驅(qū)動(dòng)的共性特點(diǎn)是具有再生作用，系統(tǒng)效率高。圖8-24A相繞組供電電路

由上述運(yùn)行原理可見，SR電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向與相繞組的電流方向無關(guān)，并且改變相繞組通電切換頻率（功率變換器輸出頻率）即可改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。二、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的電磁關(guān)系圖8-25定、轉(zhuǎn)子磁極相對位置展開圖及相電感曲線

1.每相電感系數(shù)SR電機(jī)每相繞組的電感系數(shù)L與電流i無關(guān);忽略極間磁阻的邊沿效應(yīng);忽略各種損耗，且開關(guān)動(dòng)作是瞬時(shí)完成的;轉(zhuǎn)子角速度為常數(shù)。假設(shè):

二、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的電磁關(guān)系圖8-25定、轉(zhuǎn)子磁極相對位置展開圖及相電感曲線

1.每相電感系數(shù)SR電機(jī)每相繞組的電感系數(shù)L與電流i無關(guān);忽略極間磁阻的邊沿效應(yīng);忽略各種損耗，且開關(guān)動(dòng)作是瞬時(shí)完成的;轉(zhuǎn)子角速度為常數(shù)。假設(shè):

二、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的電磁關(guān)系圖8-25定、轉(zhuǎn)子磁極相對位置展開圖及相電感曲線

1.每相電感系數(shù)SR電機(jī)每相繞組的電感系數(shù)L與電流i無關(guān);忽略極間磁阻的邊沿效應(yīng);忽略各種損耗，且開關(guān)動(dòng)作是瞬時(shí)完成的;轉(zhuǎn)子角速度為常數(shù)。假設(shè):

二、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的電磁關(guān)系圖8-25定、轉(zhuǎn)子磁極相對位置展開圖及相電感曲線

1.每相電感系數(shù)SR電機(jī)每相繞組的電感系數(shù)L與電流i無關(guān);忽略極間磁阻的邊沿效應(yīng);忽略各種損耗，且開關(guān)動(dòng)作是瞬時(shí)完成的;轉(zhuǎn)子角速度為常數(shù)。假設(shè):

二、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的電磁關(guān)系圖8-25定、轉(zhuǎn)子磁極相對位置展開圖及相電感曲線

1.每相電感系數(shù)SR電機(jī)每相繞組的電感系數(shù)L與電流i無關(guān);忽略極間磁阻的邊沿效應(yīng);忽略各種損耗，且開關(guān)動(dòng)作是瞬時(shí)完成的;轉(zhuǎn)子角速度為常數(shù)。假設(shè):

二、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的電磁關(guān)系圖8-25定、轉(zhuǎn)子磁極相對位置展開圖及相電感曲線

1.每相電感系數(shù)SR電機(jī)每相繞組的電感系數(shù)L與電流i無關(guān);忽略極間磁阻的邊沿效應(yīng);忽略各種損耗，且開關(guān)動(dòng)作是瞬時(shí)完成的;轉(zhuǎn)子角速度為常數(shù)。假設(shè):“理想化”線性SR電機(jī)繞組電感的分段線性解析式，即式中，二、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的電磁關(guān)系

SR電機(jī)每相繞組的電感系數(shù)L與電流i無關(guān);忽略極間磁阻的邊沿效應(yīng);忽略各種損耗，且開關(guān)動(dòng)作是瞬時(shí)完成的;轉(zhuǎn)子角速度為常數(shù)。假設(shè):每相電壓方程為：式中，當(dāng)開關(guān)S導(dǎo)通期間，當(dāng)開關(guān)S關(guān)斷期間，二、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的電磁關(guān)系

SR電機(jī)每相繞組的電感系數(shù)L與電流i無關(guān);忽略極間磁阻的邊沿效應(yīng);忽略各種損耗，且開關(guān)動(dòng)作是瞬時(shí)完成的;轉(zhuǎn)子角速度為常數(shù)。假設(shè):忽略每相繞組電阻r

改寫為：二、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的電磁關(guān)系

SR電機(jī)每相繞組的電感系數(shù)L與電流i無關(guān);忽略極間磁阻的邊沿效應(yīng);忽略各種損耗，且開關(guān)動(dòng)作是瞬時(shí)完成的;轉(zhuǎn)子角速度為常數(shù)。假設(shè):

二、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的電磁關(guān)系3.電磁轉(zhuǎn)矩關(guān)系SR電機(jī)每相繞組的電感系數(shù)L與電流i無關(guān);忽略極間磁阻的邊沿效應(yīng);忽略各種損耗，且開關(guān)動(dòng)作是瞬時(shí)完成的;轉(zhuǎn)子角速度為常數(shù)。假設(shè):

磁共能的表達(dá)式為SR電機(jī)每相的線性瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩表達(dá)式為SR電機(jī)僅在電感系數(shù)發(fā)生變化時(shí)，才有可能產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。并且，在電感上升區(qū)域產(chǎn)生正向電磁轉(zhuǎn)矩，在電感下降區(qū)域產(chǎn)生反向電磁轉(zhuǎn)矩。這樣，通過控制相電流的導(dǎo)通時(shí)刻，即可方便地控制SR電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩。三、SR電機(jī)的控制方式1.

APC

三、SR電機(jī)的控制方式1.

APC

在SR電機(jī)的控制中，要遵循一個(gè)原則，即在電機(jī)制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)使得電流波形位于電感波形的下降段；而在電機(jī)電動(dòng)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)使電流波形的主要部分位于電感波形的上升段。

APC的優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)范圍大；可允許多相同時(shí)通電，以增加電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，且轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小；可實(shí)現(xiàn)效率最優(yōu)控制或轉(zhuǎn)矩最優(yōu)控制。但APC不適于低速運(yùn)行，一般在高速運(yùn)行時(shí)應(yīng)用。三、SR電機(jī)的控制方式2.

CCC

三、SR電機(jī)的控制方式2.

CCC

a)限制電流上、下幅值的控制在一個(gè)控制周期內(nèi)，給定電流最大值和最小值，使相電流與設(shè)定的上下限值進(jìn)行比較，當(dāng)大于設(shè)定最大值時(shí)，則控制該相功率開關(guān)管關(guān)斷，而當(dāng)相電流降低到設(shè)定最小值時(shí)，功率開關(guān)管重新開通，如此反復(fù)。圖8-27限定電流上下限的CCC波形

由于一個(gè)周期內(nèi)，相繞組電感不同，電流的變化率也不同，因此，斬波頻率疏密不均，在低電感區(qū)，斬波頻率較高;在高電感區(qū)，斬波頻率下降。斬波頻率一般很高，開關(guān)損耗大，好處是轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小。三、SR電機(jī)的控制方式2.

CCC

b)電流上限和關(guān)斷時(shí)間恒定當(dāng)相電流大于電流斬波上限值時(shí)，就將功率開關(guān)元件關(guān)斷一段固定的時(shí)間再開通。而重新導(dǎo)通的觸發(fā)條件不是電流的下限而是定時(shí)。在每一個(gè)控制周期內(nèi)，關(guān)斷時(shí)間恒定，但電流下降多少取決于繞組電感量、電感變化率、轉(zhuǎn)速等因素，因此電流下限并不一致。關(guān)斷時(shí)間過長，相電流脈動(dòng)大，易發(fā)生“過斬”；關(guān)斷時(shí)間過短，斬波頻率又會(huì)較高，功率開關(guān)元件開關(guān)損耗增大。應(yīng)該根據(jù)電機(jī)運(yùn)行的不同狀況來選擇關(guān)斷時(shí)間。三、SR電機(jī)的控制方式3.電壓斬波控制

電壓斬波控制是某相繞組導(dǎo)通階段，在主開關(guān)的控制信號(hào)中加入PWM信號(hào)，通過調(diào)節(jié)占空比D來調(diào)節(jié)繞組端電壓的大小，從而改變相電流值。

具體方法是在固定開通角和關(guān)斷角的情況下，用PWM信號(hào)來調(diào)制主開關(guān)器件相控信號(hào)，通過調(diào)節(jié)此PWM信號(hào)的占空比，以調(diào)節(jié)加在主開關(guān)管上驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形的占空比，從而改變相繞組上的平均電壓，進(jìn)而改變輸出轉(zhuǎn)矩。

電壓斬波控制是通過PWM的方式調(diào)節(jié)相繞組的平均電壓值，間接調(diào)節(jié)和限制過大的繞組電流，抗負(fù)荷擾動(dòng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，適合于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

這種控制實(shí)現(xiàn)容易，且成本較低。

它的缺點(diǎn)在于導(dǎo)通角度始終固定，功率管開關(guān)頻率高、開關(guān)損耗大，不能精確地控制相電流。特種電機(jī)第—節(jié)永磁同步電動(dòng)機(jī)第二節(jié)永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)第三節(jié)步進(jìn)電機(jī)第四節(jié)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)第五節(jié)伺服電機(jī)第六節(jié)直線電機(jī)第七節(jié)高溫超導(dǎo)電機(jī)第五節(jié)伺服電機(jī)一、直流伺服電動(dòng)機(jī)伺服電動(dòng)機(jī)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，它把輸入的控制電壓信號(hào)變?yōu)檩敵龅慕俏灰苹蚪撬俣?。它的運(yùn)行狀態(tài)由控制信號(hào)控制，轉(zhuǎn)速高低應(yīng)與控制電壓成正比。加上控制電壓，它應(yīng)當(dāng)立刻旋轉(zhuǎn)；

去掉控制電壓，它應(yīng)當(dāng)立刻停轉(zhuǎn)。

伺服電動(dòng)機(jī)有直流和交流之分，下面先來分析直流伺服電動(dòng)機(jī)。直流伺服電動(dòng)機(jī)可分為永磁式和電磁式兩種，它的基本結(jié)構(gòu)與普通小型直流電動(dòng)機(jī)相同。

電磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)有兩種控制方式，一種是電樞控制方式，另一種是磁場控制方式。

第五節(jié)伺服電機(jī)一、直流伺服電動(dòng)機(jī)伺服電動(dòng)機(jī)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，它把輸入的控制電壓信號(hào)變?yōu)檩敵龅慕俏灰苹蚪撬俣?。它的運(yùn)行狀態(tài)由控制信號(hào)控制，轉(zhuǎn)速高低應(yīng)與控制電壓成正比。加上控制電壓，它應(yīng)當(dāng)立刻旋轉(zhuǎn)；

去掉控制電壓，它應(yīng)當(dāng)立刻停轉(zhuǎn)。

伺服電動(dòng)機(jī)有直流和交流之分，下面先來分析直流伺服電動(dòng)機(jī)。

圖8-28直流伺服電動(dòng)機(jī)控制方式第五節(jié)伺服電機(jī)一、直流伺服電動(dòng)機(jī)伺服電動(dòng)機(jī)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，它把輸入的控制電壓信號(hào)變?yōu)檩敵龅慕俏灰苹蚪撬俣?。它的運(yùn)行狀態(tài)由控制信號(hào)控制，轉(zhuǎn)速高低應(yīng)與控制電壓成正比。加上控制電壓，它應(yīng)當(dāng)立刻旋轉(zhuǎn)；

去掉控制電壓，它應(yīng)當(dāng)立刻停轉(zhuǎn)。

伺服電動(dòng)機(jī)有直流和交流之分，下面先來分析直流伺服電動(dòng)機(jī)。以電樞控制方式為例來分析直流伺服電動(dòng)機(jī)。

與普通直流電動(dòng)機(jī)一樣，直流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性也是指電樞電壓(控制電壓)恒定時(shí)其轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系曲線。它的表達(dá)式一也是由電壓平衡方程式、電動(dòng)勢公式和電磁轉(zhuǎn)矩公式，即以下三式：第五節(jié)伺服電機(jī)一、直流伺服電動(dòng)機(jī)伺服電動(dòng)機(jī)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，它把輸入的控制電壓信號(hào)變?yōu)檩敵龅慕俏灰苹蚪撬俣?。它的運(yùn)行狀態(tài)由控制信號(hào)控制，轉(zhuǎn)速高低應(yīng)與控制電壓成正比。加上控制電壓，它應(yīng)當(dāng)立刻旋轉(zhuǎn)；

去掉控制電壓，它應(yīng)當(dāng)立刻停轉(zhuǎn)。

伺服電動(dòng)機(jī)有直流和交流之分，下面先來分析直流伺服電動(dòng)機(jī)。

聯(lián)立得出，其機(jī)械特性的表達(dá)式為

這與普通直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性表達(dá)式完全相同，它是一條直線。圖8-29直流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性第五節(jié)伺服電機(jī)一、直流伺服電動(dòng)機(jī)伺服電動(dòng)機(jī)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，它把輸入的控制電壓信號(hào)變?yōu)檩敵龅慕俏灰苹蚪撬俣?。它的運(yùn)行狀態(tài)由控制信號(hào)控制，轉(zhuǎn)速高低應(yīng)與控制電壓成正比。加上控制電壓，它應(yīng)當(dāng)立刻旋轉(zhuǎn)；

去掉控制電壓，它應(yīng)當(dāng)立刻停轉(zhuǎn)。

伺服電動(dòng)機(jī)有直流和交流之分，下面先來分析直流伺服電動(dòng)機(jī)。

為使機(jī)械特性有普遍意義，直流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性常以標(biāo)么值表示，為此必須首先為轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和控制電壓選擇合適的基值。第五節(jié)伺服電機(jī)一、直流伺服電動(dòng)機(jī)伺服電動(dòng)機(jī)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，它把輸入的控制電壓信號(hào)變?yōu)檩敵龅慕俏灰苹蚪撬俣?。它的運(yùn)行狀態(tài)由控制信號(hào)控制，轉(zhuǎn)速高低應(yīng)與控制電壓成正比。加上控制電壓，它應(yīng)當(dāng)立刻旋轉(zhuǎn)；

去掉控制電壓，它應(yīng)當(dāng)立刻停轉(zhuǎn)。

伺服電動(dòng)機(jī)有直流和交流之分，下面先來分析直流伺服電動(dòng)機(jī)。

從而得出第五節(jié)伺服電機(jī)一、直流伺服電動(dòng)機(jī)伺服電動(dòng)機(jī)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，它把輸入的控制電壓信號(hào)變?yōu)檩敵龅慕俏灰苹蚪撬俣取Ｋ倪\(yùn)行狀態(tài)由控制信號(hào)控制，轉(zhuǎn)速高低應(yīng)與控制電壓成正比。加上控制電壓，它應(yīng)當(dāng)立刻旋轉(zhuǎn)；

去掉控制電壓，它應(yīng)當(dāng)立刻停轉(zhuǎn)。

伺服電動(dòng)機(jī)有直流和交流之分，下面先來分析直流伺服電動(dòng)機(jī)。

從而得出圖8-30標(biāo)幺值機(jī)械特性第五節(jié)伺服電機(jī)一、直流伺服電動(dòng)機(jī)伺服電動(dòng)機(jī)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，它把輸入的控制電壓信號(hào)變?yōu)檩敵龅慕俏灰苹蚪撬俣?。它的運(yùn)行狀態(tài)由控制信號(hào)控制，轉(zhuǎn)速高低應(yīng)與控制電壓成正比。加上控制電壓，它應(yīng)當(dāng)立刻旋轉(zhuǎn)；

去掉控制電壓，它應(yīng)當(dāng)立刻停轉(zhuǎn)。

伺服電動(dòng)機(jī)有直流和交流之分，下面先來分析直流伺服電動(dòng)機(jī)。

圖8-31標(biāo)幺值調(diào)節(jié)特性二、交流伺服電動(dòng)機(jī)

1.交流伺服電動(dòng)機(jī)的磁動(dòng)勢(1)兩相對稱分量法

分析不對稱系統(tǒng)最有效的方法是用對稱分量法，將其分成對稱系統(tǒng)的疊加，然后按對稱系統(tǒng)對它加以分析，最后合成得出結(jié)論。

因此，先介紹一下兩相對稱分量法。為簡單起見，只分析兩相對稱繞組加兩相不對稱電壓時(shí)的情況。這樣只要將不對稱電壓用對稱分量法分解就可以了。二、交流伺服電動(dòng)機(jī)1.交流伺服電動(dòng)機(jī)的磁動(dòng)勢(1)兩相對稱分量法

二、交流伺服電動(dòng)機(jī)1.交流伺服電動(dòng)機(jī)的磁動(dòng)勢(1)兩相對稱分量法

二、交流伺服電動(dòng)機(jī)1.交流伺服電動(dòng)機(jī)的磁動(dòng)勢(2)兩相繞組的圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢三相對稱繞組流過三相對稱電流時(shí)產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢。實(shí)際上，任何多相對稱繞組流過對稱多相電流都產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢，兩相也不例外。

因兩相繞組匝數(shù)及繞組系數(shù)都相等，所以兩相繞組脈振磁動(dòng)勢的幅值也相等，為二、交流伺服電動(dòng)機(jī)1.交流伺服電動(dòng)機(jī)的磁動(dòng)勢(2)兩相繞組的圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢兩相繞組的脈振磁動(dòng)勢表達(dá)式為應(yīng)用三角函數(shù)公式將上兩式分解則有從而得出合成磁動(dòng)勢，即可見，合成磁動(dòng)勢為沿a軸在空間向前傳播的圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢。二、交流伺服電動(dòng)機(jī)1.交流伺服電動(dòng)機(jī)的磁動(dòng)勢(3)兩相繞組產(chǎn)生的橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢前面分析的圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢，如果用空間旋轉(zhuǎn)矢量來表示，它的矢量端點(diǎn)軌跡是一個(gè)圓。當(dāng)兩相繞組或兩相電流不對稱時(shí)，它產(chǎn)生的磁動(dòng)勢就不再是圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢了，而是一個(gè)橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢，它的空間旋轉(zhuǎn)矢量端點(diǎn)軌跡是一個(gè)橢圓。

二、交流伺服電動(dòng)機(jī)1.交流伺服電動(dòng)機(jī)的磁動(dòng)勢(3)兩相繞組產(chǎn)生的橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢

正序電流產(chǎn)生正序圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢，負(fù)序電流產(chǎn)生負(fù)序圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢。

把上面兩個(gè)方向相反的圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢合成，就得到了兩相不對稱電流產(chǎn)生的合成磁動(dòng)勢，它是一個(gè)橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢。二、交流伺服電動(dòng)機(jī)1.交流伺服電動(dòng)機(jī)的磁動(dòng)勢(3)兩相繞組產(chǎn)生的橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢

選擇兩個(gè)空間旋轉(zhuǎn)矢量正好重合的瞬間作為時(shí)間t的起始點(diǎn)，并把此時(shí)空間矢量的位置作為空間坐標(biāo)a的起點(diǎn)，在圖8-32的橫坐標(biāo)軸u軸方向上。圖8-32橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢二、交流伺服電動(dòng)機(jī)1.交流伺服電動(dòng)機(jī)的磁動(dòng)勢(3)兩相繞組產(chǎn)生的橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢

圖8-32橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢

二、交流伺服電動(dòng)機(jī)1.交流伺服電動(dòng)機(jī)的磁動(dòng)勢(3)兩相繞組產(chǎn)生的橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢圖8-32橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢假定某一時(shí)刻合成磁動(dòng)勢在u軸上的投影為u，在v軸上的投影為v，則有上兩式可以寫成二、交流伺服電動(dòng)機(jī)1.交流伺服電動(dòng)機(jī)的磁動(dòng)勢(3)兩相繞組產(chǎn)生的橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢圖8-32橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢兩式平方相加可得

二、交流伺服電動(dòng)機(jī)2.交流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理的磁動(dòng)勢圖8-33交流伺服電動(dòng)機(jī)接線圖交流伺服電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)分主要有兩大類，一類是籠型伺服電動(dòng)機(jī)，另一類是杯形轉(zhuǎn)子伺服電動(dòng)機(jī)?；\型伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理與三相籠型異步電動(dòng)機(jī)相似，只不過它的定子是兩相繞組，接線圖如圖8-33所示。工作時(shí)兩相繞組產(chǎn)生橢圓形或圓形旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條切割磁場產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，產(chǎn)生短路電流及電磁轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。二、交流伺服電動(dòng)機(jī)3.交流伺服電動(dòng)機(jī)“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象的消除

二、交流伺服電動(dòng)機(jī)3.交流伺服電動(dòng)機(jī)“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象的消除

相對反向旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)差率為二、交流伺服電動(dòng)機(jī)3.交流伺服電動(dòng)機(jī)“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象的消除

圖8-35單相電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性二、交流伺服電動(dòng)機(jī)3.交流伺服電動(dòng)機(jī)“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象的消除圖8-35單相電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

二、交流伺服電動(dòng)機(jī)3.交流伺服電動(dòng)機(jī)“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象的消除圖8-36加大轉(zhuǎn)子電阻后的機(jī)械特性電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

二、交流伺服電動(dòng)機(jī)4.交流伺服電動(dòng)機(jī)的特性及控制方法圖8-37異步伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

二、交流伺服電動(dòng)機(jī)4.交流伺服電動(dòng)機(jī)的特性及控制方法圖8-37異步伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性有如下特點(diǎn)：

二、交流伺服電動(dòng)機(jī)4.交流伺服電動(dòng)機(jī)的特性及控制方法圖8-37異步伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性有如下特點(diǎn)：

二、交流伺服電動(dòng)機(jī)4.交流伺服電動(dòng)機(jī)的特性及控制方法圖8-37異步伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性(2)交流異步伺服電動(dòng)機(jī)的控制方法

二、交流伺服電動(dòng)機(jī)4.交流伺服電動(dòng)機(jī)的特性及控制方法圖8-37異步伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性(2)交流異步伺服電動(dòng)機(jī)的控制方法

二、交流伺服電動(dòng)機(jī)4.交流伺服電動(dòng)機(jī)的特性及控制方法圖8-38幅值控制時(shí)的標(biāo)幺值機(jī)械特性（3）用標(biāo)么值表示的機(jī)械特性與調(diào)節(jié)特性機(jī)械特性

圖8-39幅值控制時(shí)的調(diào)節(jié)特性特種電機(jī)第—節(jié)永磁同步電動(dòng)機(jī)第二節(jié)永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)第三節(jié)步進(jìn)電機(jī)第四節(jié)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)第五節(jié)伺服電機(jī)第六節(jié)直線電機(jī)第七節(jié)高溫超導(dǎo)電機(jī)第六節(jié)直線電機(jī)一、直線電動(dòng)機(jī)的分類直線電動(dòng)機(jī)(LinearMotor)是近年來國內(nèi)外積極研究發(fā)展的新型電動(dòng)機(jī)之一。在需采用直線驅(qū)動(dòng)的場合，相對于采用旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)間接實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)的裝置，直線電動(dòng)機(jī)由于不需要中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，可解決前者存在的體積大、效率低、精度低等問題。目前，在交通運(yùn)輸、機(jī)械工業(yè)、儀器儀表工業(yè)中，直線電動(dòng)機(jī)已得到推廣和應(yīng)用。設(shè)想把旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)沿徑向剖開并拉直，就得到了直線電動(dòng)機(jī)。旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的徑向、周向和軸向，在直線電動(dòng)機(jī)中分別稱為法向、縱向和橫向。圖8-40旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)到直線電動(dòng)機(jī)的演化二、直線電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理1.直線異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)初級(jí)次級(jí)氣隙端部效應(yīng)圖8-41管形直線電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)a)餅式線圈b)典型結(jié)構(gòu)圖8-42柵形磁極圖8-43雙邊型直線電動(dòng)機(jī)的磁通路徑圖8-44嵌置銅環(huán)或鋁環(huán)的管形直線電動(dòng)機(jī)磁極二、直線電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理1.直線異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(a)次級(jí)電流分布(理想狀態(tài))(b)次級(jí)電流分布(實(shí)際狀態(tài))圖8-45電機(jī)次級(jí)電流分布及磁場橫向邊端效應(yīng)示意圖圖8-46直線電動(dòng)機(jī)的工作原理

二、直線電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理1.直線異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)圖8-46直線電動(dòng)機(jī)的工作原理

場移動(dòng)速度（單位：m/s）為若次級(jí)移動(dòng)的速度用表示，則滑差率為次級(jí)移動(dòng)速度為三、直線電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的特點(diǎn)直線電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：由于省去了把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)的中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，簡化了整個(gè)裝置或系統(tǒng)，節(jié)約了成本，縮小了體積。由于不存在中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的