日期：2022-07-29 13:44:22瀏覽量：75023
電機(jī)在許多行業(yè)的許多運(yùn)動(dòng)控制功能中起著關(guān)鍵作用，如包裝、食品和飲料、制造、醫(yī)療和機(jī)器人。我們可以根據(jù)幾種電機(jī)類(lèi)型選擇功能、尺寸、扭矩、精度和速度。
電機(jī)類(lèi)型劃分及相關(guān)應(yīng)用現(xiàn)狀介紹
眾所周知，電機(jī)是傳動(dòng)和控制系統(tǒng)的重要組成部分。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中的重點(diǎn)已經(jīng)開(kāi)始從簡(jiǎn)單的傳動(dòng)轉(zhuǎn)移到復(fù)雜的控制；特別是準(zhǔn)確控制電機(jī)的速度、位置和扭矩。然而，根據(jù)不同的應(yīng)用，電機(jī)會(huì)有不同的設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)方式?？磥?lái)選型很復(fù)雜，所以人們根據(jù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的用途進(jìn)行了基本的分類(lèi)。接下來(lái)，我們將逐步介紹電機(jī)中最具代表性、最常用、最基本的電機(jī)——控制電機(jī)、功率電機(jī)和信號(hào)電機(jī)。
減速電機(jī)控制主要用于控制系統(tǒng)中的精確速度和位置控制“執(zhí)行機(jī)構(gòu)”。可分為伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、轉(zhuǎn)矩電機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)、直流無(wú)刷電機(jī)等。
伺服電機(jī)廣泛應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)，可以將輸入的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電機(jī)軸上的機(jī)械輸出，拖動(dòng)被控制的元件，從而達(dá)到控制的目的。一般來(lái)說(shuō)，伺服電機(jī)要求電機(jī)的速度由增加的電壓信號(hào)控制；速度可以隨著增加的電壓信號(hào)的變化而不斷變化；扭矩可以通過(guò)控制器輸出的電流來(lái)控制；電機(jī)快，體積小，控制功率小。伺服電機(jī)主要用于各種運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，尤其是隨動(dòng)系統(tǒng)。
伺服電機(jī)可分為直流電機(jī)和交流電機(jī)。最早的伺服電機(jī)是一般的直流電機(jī)。當(dāng)控制精度不高時(shí)，采用一般直流電機(jī)作為伺服電機(jī)。目前，減速電機(jī)控制隨著永磁同步電機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，大多數(shù)伺服電機(jī)是指交流永磁同步伺服電機(jī)或直流無(wú)刷電機(jī)。
所謂步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)換為角位移的執(zhí)行器；更一般地說(shuō)，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到脈沖信號(hào)時(shí)，它以固定角度驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。我們可以通過(guò)控制脈沖的數(shù)量來(lái)控制電機(jī)的角度位移，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)，我們還可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和加速，從而達(dá)到調(diào)速的目的。目前，常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)步進(jìn)電機(jī)（VR），永磁式步進(jìn)電機(jī)（PM），混合式步進(jìn)電機(jī)（HB）單相步進(jìn)電機(jī)等。
步進(jìn)電機(jī)與普通電機(jī)的區(qū)別主要在于其脈沖驅(qū)動(dòng)的形式。正是由于這一特點(diǎn)，步進(jìn)電機(jī)可以與現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)相結(jié)合。然而，步進(jìn)電機(jī)在控制精度、速度變化范圍和低速性能方面不如傳統(tǒng)閉環(huán)控制的直流伺服電機(jī)；因此，它主要用于精度要求不高的場(chǎng)合。步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，成本低，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐的各個(gè)領(lǐng)域；特別是在數(shù)控機(jī)床制造領(lǐng)域，因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)不需要A/D轉(zhuǎn)換，能直接將數(shù)字脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移，因此一直被視為數(shù)控機(jī)床的理想執(zhí)行元件。
除了在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用外，步進(jìn)電機(jī)還可以用于其他機(jī)器，如自動(dòng)給料機(jī)中的電機(jī)和通用軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，也可以用于打印機(jī)和繪圖儀。
此外，步進(jìn)電機(jī)存在許多缺陷；由于步進(jìn)電機(jī)的空載啟動(dòng)頻率，步進(jìn)電機(jī)可以低速正常運(yùn)行，但如果高于一定速度，則無(wú)法啟動(dòng)，并伴有尖銳的尖叫聲；不同制造商的細(xì)分驅(qū)動(dòng)器精度可能差異很大，細(xì)分越大，精度越難控制；此外，減速電機(jī)控制在低速旋轉(zhuǎn)時(shí)具有較大的振動(dòng)和噪聲。
所謂的轉(zhuǎn)矩電機(jī)是一種扁平的多極永磁直流電機(jī)。其電樞具有更多的插槽數(shù)、換向片數(shù)和串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)，以減少轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和轉(zhuǎn)速脈動(dòng)。轉(zhuǎn)矩電機(jī)有兩種直流轉(zhuǎn)矩電機(jī)和交流轉(zhuǎn)矩電機(jī)。
其中，直流轉(zhuǎn)矩電機(jī)的自感應(yīng)電抗很小，所以響應(yīng)性很好；其輸出扭矩與輸入電流成正比，與轉(zhuǎn)子的速度和位置無(wú)關(guān)；它可以直接與負(fù)載連接低速運(yùn)行，無(wú)需齒輪減速，因此可以在負(fù)載軸上產(chǎn)生高扭矩對(duì)慣性比，消除使用減速齒輪引起的系統(tǒng)誤差。
交流轉(zhuǎn)矩電機(jī)可分為同步電機(jī)和異步電機(jī)。目前常用的是鼠籠式異步轉(zhuǎn)矩電機(jī)，它具有速度低、扭矩大的特點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)，交流轉(zhuǎn)矩電機(jī)在紡織行業(yè)中經(jīng)常使用，其工作原理和結(jié)構(gòu)與單相異步電機(jī)相同，但由于鼠籠式轉(zhuǎn)子的電阻大，其機(jī)械特性較軟。
開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)是一種結(jié)構(gòu)極其簡(jiǎn)單堅(jiān)固、成本低、調(diào)速性能優(yōu)異的新型調(diào)速電機(jī)。它是傳統(tǒng)控制電機(jī)的強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，具有較強(qiáng)的市場(chǎng)潛力。然而，也存在扭矩脈動(dòng)、運(yùn)行噪聲和振動(dòng)等問(wèn)題，需要一定的時(shí)間來(lái)優(yōu)化和改進(jìn)，以適應(yīng)實(shí)際的減速電機(jī)控制市場(chǎng)應(yīng)用。
無(wú)刷直流電機(jī)（BLDCM）它是在刷直流電機(jī)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的，但其驅(qū)動(dòng)電流是真正的交流；無(wú)刷直流電機(jī)可分為無(wú)刷速率電機(jī)和無(wú)刷轉(zhuǎn)矩電機(jī)。一般來(lái)說(shuō)，無(wú)刷電機(jī)有兩種驅(qū)動(dòng)電流，一種是梯形波(通常是“方波”)，另一個(gè)是正弦波。有時(shí)將前者稱(chēng)為直流無(wú)刷電機(jī)，后者稱(chēng)為交流伺服電機(jī)，確切地說(shuō)也是一種交流伺服電機(jī)。
為了減少轉(zhuǎn)動(dòng)慣性，無(wú)刷直流電機(jī)通常采用無(wú)刷直流電機(jī)“細(xì)長(zhǎng)”結(jié)構(gòu)。無(wú)刷直流電機(jī)的重量和體積比有刷直流電機(jī)小很多，相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)慣性可以降低40%-50%左右。由于永磁材料的加工，無(wú)刷直流電機(jī)的一般容量為100kW以下。
該電機(jī)具有良好的線(xiàn)性、調(diào)速范圍廣、使用壽命長(zhǎng)、維護(hù)方便、噪音低等機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性，不存在電刷引起的一系列問(wèn)題。因此，該電機(jī)在控制系統(tǒng)中具有很大的應(yīng)用潛力。
直流電機(jī)是最早出現(xiàn)的電機(jī)。大約在19世紀(jì)末，它可以大致分為兩類(lèi)：換向器和非換向器。DC電機(jī)具有良好的控制特性。DC電機(jī)在結(jié)構(gòu)、價(jià)格和維護(hù)方面不如交流電機(jī)。然而，由于交流電機(jī)的速度控制問(wèn)題尚未得到很好的解決，DC電機(jī)具有調(diào)速性能好、啟動(dòng)方便、負(fù)載啟動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，因此目前DC電機(jī)的應(yīng)用仍然非常廣泛，特別是在DC電源出現(xiàn)之后。
應(yīng)用現(xiàn)狀：在生活中，電氣產(chǎn)品的應(yīng)用數(shù)不勝數(shù)。風(fēng)扇、剃須刀等。直流電機(jī)廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、坦克、雷達(dá)等武器機(jī)，直流電機(jī)廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、坦克、雷達(dá)等武器設(shè)備。直流電機(jī)也廣泛應(yīng)用于機(jī)車(chē)牽引，如鐵路機(jī)車(chē)直流牽引電機(jī)、地鐵機(jī)車(chē)直流牽引電機(jī)、機(jī)車(chē)直流輔助電機(jī)、采礦機(jī)車(chē)直流牽引電機(jī)、船舶直流電機(jī)等。
異步電動(dòng)機(jī)是一種交流電動(dòng)機(jī)，它基于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流之間的相互作用，產(chǎn)生電磁扭矩，實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。異步電動(dòng)機(jī)一般是一系列品種和規(guī)格各異的產(chǎn)品。它們被廣泛應(yīng)用于所有電機(jī)中，需求量最大；目前，約90%的機(jī)械使用交流異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行電力傳動(dòng)，因此其耗電量約占總電力負(fù)荷的一半以上。
異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造、使用維護(hù)方便、操作可靠、質(zhì)量低、成本低等優(yōu)點(diǎn)。此外，異步電動(dòng)機(jī)具有較高的運(yùn)行效率和良好的工作特性，從空載到全載范圍接近恒定速度運(yùn)行，可以滿(mǎn)足大多數(shù)工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械的傳輸要求。異步電動(dòng)機(jī)主要廣泛應(yīng)用于大多數(shù)工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械、家用電器和醫(yī)療設(shè)備，如驅(qū)動(dòng)機(jī)床、水泵、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、、農(nóng)副產(chǎn)品加工機(jī)械、家用電器和醫(yī)療設(shè)備。
應(yīng)用情況：在異步電動(dòng)機(jī)中，更常見(jiàn)的是單相異步電動(dòng)機(jī)和三相異步電動(dòng)機(jī)，其中三相異步電動(dòng)機(jī)是異步電動(dòng)機(jī)的主體，三相異步電動(dòng)機(jī)可用于驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)、水泵、破碎機(jī)、切割機(jī)、運(yùn)輸機(jī)械等機(jī)械設(shè)備。機(jī)械。原動(dòng)機(jī)用于冶金、石油、化工、電站等工礦企業(yè)。用于傳動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)、軋機(jī)、軋機(jī)的電機(jī)在訂購(gòu)時(shí)應(yīng)提供相關(guān)的技術(shù)資料，并簽訂技術(shù)協(xié)議，作為電機(jī)特殊設(shè)計(jì)的依據(jù)，以確保電機(jī)的可靠運(yùn)行。而單相異步電動(dòng)機(jī)一般用于三相電源不方便的地方，大多數(shù)是微電機(jī)和小容量電機(jī)，應(yīng)用于減速電機(jī)控制家用電器
