如在速度控制方式的伺服系统中测速发电机作为速度反馈元件.PPT

控制电机的发展趋势和应用 山东大学 李光友 ligy@sdu.edu.cn 2014年 8月 6日 * * 一、 控制电机的发展历程 控制电机有60~70年的发展史，第二次世界大战后军事电子装备的迅速发展促进了美国、苏联等国家控制电机的开发和生产； 上世纪60年代末70年代初，民用电子产品的迅速发展促进了日本等国的控制电机行业的大发展； 上世纪80年代以来，随着电子技术的广泛应用，控制电机向组件化方向发展，引起控制电机行业的结构变化。 如今，控制电机已广泛应用于从家庭到宇航业等众多领域，2010年全球产量约100亿台。 * * 二、 我国控制电机的生产现状 我国(包括香港；台湾地区)2010年控制电机总生产量约60亿台，占世界总产量约60％左右。但我国不是生产和技术强国，国企和民企生产的产品档次不高，属中、低档产品。独资企业的产品属中档产品，真正技术含量较高的产品，如光盘驱动器用的精密无刷主轴电动机、高精度步进电机、片状电机、高精密高性能伺服电机以及新结构、新原理电机等都没有转移到我国大陆内的独资企业生产。 控制电机出口额2000~2009年均增长率为6.52%，2009年出口总额为26.23亿美元。 控制电机进口额2000~2009年均增长率为5.87%，2009年进口总额为19.22亿美元。 * * 三、控制电机发展趋势 控制电机的发展, 在产品向高性能、高可靠性、高精度、无刷化、永磁化、机电一体化和数字化及固态化方向发展的同时, 出现以下变化和发展趋势。 大 控制电机如永磁同步电机、风力发电机和伺服电动机等, 已出现几十kW甚至几百kW 、 上千kW乃至上万kW的电机; 外形尺寸由原来的外径200mm发展到360 mm 、500 mm乃至1000 mm以上。 如直径为 1100 mm的旋转变压器等。 微 60 年代微电机外径最小是12. 5 mm, 现在已经有1 mm甚至几个微米的电机。 大批量生产的手机振动电机直径是2~8 mm 。 * * 特 表现在原理上从单一原理到多原理电机的组合；结构上从单台电机到多台电机的组合； 功能上从单一功能到多种功能的组合； 性能上从单一性能到多性能的转换、转变和提升。在结构和装配形式上更是丰富多彩。 新 新原理 出现了许多新原理电机。 如超声波电机、SR电机、静电电机、微波电机、磁致伸缩电机、磁流体电机等。 新结构　出现了组装式、分装式、轴向气隙、片状结构等新结构电机。 新用途　从最早的一般工业、农业、科研、军工发展到三产、娱乐、家庭生活、汽车、健身、 生命科学等。 新材料　出现了许多新型磁性材料、导磁材料、绝缘材料等新功能材料；也出现了低密度高强度和非金属、金属等新的结构材料。 * * 新器件　从分立元件发展到专用集成电路、功率集成电路 ; 从单片机发展到DSP；从DTR发展到IGBT、IPM、SIT、MCT等。 新理论　从经典控制发展到智能控制。 新工艺　新设备的使用促使新的生产工艺层出不穷；新结构、新技术的产生也促进新工艺的产生，新工艺又反过来促进了设备的发展。 新设计手段　在电机设计和研发上出现了新的设计软件平台, 如 ANSOFT 软件、JMAG 软件和MATLAB等。 新参数　由于使用要求的提高，出现了如功率/重量比( P /W ) 、 转矩/重量比 ( T /W ) 、 转矩/惯量比(T /J ) 、及电磁兼容和漏磁系数等新的电机参数。 新理念　市场观念；企业文化；服务意识；科研与市场结合。 * * 高 高性能　如 P /W 要达到 20 以上， 电机最高转速30万转以上。 高精度　信号电机的精度提高了几倍 。 高质量　电机的可靠性和寿命指标增长了数倍 。 高性价比　成本在不断降低，性能在不断提高，性价比显著 增大。 * * 四、控制电机的应用 控制电机广泛应用于军事装备、航空航天、电子产品、工业自动控制系统、家用电器、电梯、办公自动化、通讯和交通、仪器仪表、电动玩具等方面。 自整角机的应用领域和典型应用 角位置的远距离指示 如远距离指示液面的高度、阀门位置指示、航向指示仪、调节执行机构的转速等系统，使用多种力矩式自整角机； 角位置的远距离控制和定位 如轧钢机轧辊定位控制、陀螺同步罗盘、模拟量控制发射制导雷达伺服等系统，使用多种力矩式自整角机和控制式