第11章-特种电机.ppt

-*- 三、工作原理与起动问题 磁阻式同步电动机的工作原理可以用图11-15来说明。图中外边的磁极表示定子绕组所产生的旋转磁场， 中间是一个凸极式的转子， 顺着凸极的方向称为直轴方向， 与凸极轴线正交的方向称为交轴方向。 显然， 当旋转磁场轴线与转子直轴方向一致时， 磁通所通过的路径磁阻最小； 与转子交轴方向一致时， 磁通所通过的路径磁阻最大；其它位置的磁阻处于两者之间。 第十一章 特种电机 图11-15 -*- 与永磁式同步电动机一样，磁阻式同步电动机的起动也比较困难。由于转子具有惯性，起动开始时刻转子受到作用力矩还来不及转动，而定子旋转磁场就已转过90?，如图11-16所示。显然，这两个位置磁阻转矩的方向是相反的，所以磁阻式同步电动机往往不能自行起动，也需要在转子上另外装设笼型起动绕组。笼型绕组可以产生异步起动转矩，使磁阻式同步电动机异步起动，待转子转速上升到接近同步速时，依靠磁阻转矩的作用将转子牵入同步运行。 第十一章 特种电机 -*- 第十一章 特种电机 第四节 磁滞式同步电动机 一、概述 磁滞式同步电动机的转子是用硬磁材料做成的，这种硬磁材料具有比较宽的磁滞回环，其剩磁密度和矫顽力要比软磁材料大， 如图11-17所示。 磁滞式同步电动机的主要优点是结构简单， 运转可靠，起动转矩大，不需要装任何起动装置就能平稳地牵入同步。目前，磁滞式同步电动机主要应用于无线电通讯、自动记录、传真及遥控装置等，其中50W以下小功率的应用更为广泛。 -*- 二、基本结构 如同磁阻式同步电动机一样， 磁滞式同步电动机的转子没有激磁源，其结构如图11-18所示。其中外圈为有效层，由整块硬磁材料制成，或由硬磁材料冲片叠压而成，称为磁滞环； 内圈为套筒，由磁性或非磁性材料制成。 由硬磁材料冲片叠压而成的转子，其涡流转矩小， 电动机起动及运行主要依靠磁滞转矩；由整块硬磁材料做成的转子， 除了磁滞转矩外，还有涡流转矩，可以增大起动转矩。 磁滞式同步电动机的定子与一般同步电动机或异步电动机的相同。 第十一章 特种电机 -*- 三、工作原理 转子磁分子轴线落后于定子旋转磁场轴线一个角度是产生磁滞转矩的根本原因，这个角度通常称为磁滞角。 磁滞式同步电动机最可贵的特性是具有很大的起动转矩， 因而它不要附设任何起动绕组就能很快自行起动， 这是磁滞式同步电动机与其它类型同步电动机相比所具有的最大优点。 第十一章 特种电机 -*- 第五节 步进电动机 一、概述 步进电动机是一种把电脉冲信号转换成机械角位移的控制电机，常作为数字控制系统中的执行元件。由于其输入信号是脉冲电压， 输出角位移是断续的， 即每输入一个电脉冲信号，转子就前进一步，因此叫做步进电动机，也称为脉冲电动机。 第十一章 特种电机 -*- 二、基本结构 步进电动机从结构上来说， 主要包括反应式、 永磁式和复合式三种。 反应式步进电动机依靠变化的磁阻产生磁阻转矩，又称为磁阻式步进电动机，如图11-20a所示；永磁式步进电动机依靠永磁体和定子绕组之间所产生的电磁转矩工作，如图11-20b所示； 复合式步进电动机则是反应式和永磁式的结合。 目前应用最多的是反应式步进电动机。 步进电动机驱动电路的构成如图11-21所示。 第十一章 特种电机 -*- 三、工作原理 以三相反应式步进电动机为例说明其工作原理。如图11-22所示，一般说来，若相数为m，则定子极数为2m，所以定子有6个齿极。 定子相对的两个齿极组成一组， 每个齿极上都装有集中控制绕组。 同一相的控制绕组可以串联也可以并联， 只要它们产生的磁场极性相反。 反应式步进电动机的转子类似于凸极同步电动机，这里讨论有4个齿极的情况。 第十一章 特种电机 -*- 三相步进电动机采用单三拍运行方式时，在绕组断、通电的间隙，转子有可能失去自锁能力，出现失步现象。另外，在转子频繁起动、 加速、 减速的步进过程中， 由于受惯性的影响，转子在平衡位置附近有可能出现振荡现象。所以，三相步进电动机单三拍运行方式容易出现失步和振荡，常采用三相双三拍运行方式。 第十一章 特种电机 -*- 对于图11-22和图11-23所示的步进电动机，其步距角都太大，不能满足控制精度的要求。为了减小步距角，可以将定、转子加工成多齿结构， 如图11-24所示。 设脉冲电源的频率为f，转子齿数为Z，转子转过一个齿距需要的脉冲数为N，则每次转过的步距角为