新电机介绍ppt课件.ppt
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1、第 9 章新 电 机 介 绍,中 国 矿 大 信 电 学 院,控制电机,第一节 直线电动机,一、概述,利用电能直接产生直线运动的电动机。其原理与相应的旋转式电动机相似,在结构上可看作是由相应旋转电机沿径向切开,拉直演变而成。直线电动机包括定子和动子两个主要部分,旋转电机,定子,动子,直线电动机按原理分为直流直线电动机、交流直线异步电动机、直线步进电动机和交流直线同步电动机,直线电动机较多地应用于各种定位系统和自动控制系统。大功率的直线电动机还常用于电气铁路高速列车的牵引、鱼雷的发射等装备中。,二、直线直流电动机,直流供电的直线电动机。由一套磁极和一组绕组构成。分为动极式和动圈式两种。,直流动圈
2、式直线电动机,由于其结构与扬声器的音圈相似,故又称为音圈式直线电动机,简称音圈电动机。,(一)直线直流电动机工作原理,电枢导体中的电流与主磁极磁场作用,产生电磁力。动子在该电磁力作用下沿直线运动。,总电磁力:Fem=NBlia,N:总匝数;B:气隙磁密;l:导体有效长度;ia:导体电流,直线直流电动机工作原理,圈式直线电动机有长动圈和短动圈结构,长动圈电枢线圈轴向长度比行程长,铜耗大,但永磁利用率高,体积小。短动圈电枢线圈轴向长度比行程短,永磁利用率低,但比推力均匀,性能好。,(二)直线直流电动机方程,电压方程:U=RaIa+E,电势:,N:每极总匝数;L:行程;v:速度,电压方程:U=RaI
3、a+E,电势:,转速特性:,总电磁力:Fem=NBlia,结论:直流直线电动机由于推力与电枢电流成正比,速度与电枢电压成正比,有良好的线性控制特性。,它与闭环控制系统配合,可以进行精密的调节和控制,适用于自动控制系统,例如计算机磁盘驱动器的磁头定位系统、机器人系统等。,总电磁力:Fem=NBlia,三、直线异步电动机,(一)结构与工作原理,由旋转式异步电动机演变而来。其工作原理和旋转式异步电动机相同。主要由定子和动子两部分组成,嵌有线圈的部分为定子。,当定子多相绕组中通入对称交流电流后,电机气隙中就产生一个磁场行波,切割动子的导体而感应电流。此电流与磁场作用产生电磁力使动子发生直线运动。,直线
4、异步电动机的速度与极距、频率成正比,改变极距或频率可以调速。,改变直线异步电动机定子通电相序,可以改变运动方向。,直线异步电动机常在工业自动化系统中作为操作杆的动力,用它操作自动门窗、自动开关和阀门以及各种机械手,也可用于电气铁路高速列车的牵引和鱼雷发射等。,(二)调速及应用,四、直线同步电动机,由旋转式同步电动机演变而来。其工作原理和旋转式同步电动机相同。主要由定子和动子两部分组成,嵌有交流线圈的部分为定子。,当定子多相绕组中通入对称交流电流后,电机气隙中就产生一个磁场行波,与动子的磁场作用产生电磁力使动子发生直线运动。,五、直线步进电动机,由旋转式步进电动机演变而来。它是利用定子和动子间气
5、隙磁阻的变化所产生的电磁力而工作的。它分为感应子式和磁阻式。,(一)永磁式的结构,直线同步电动机的比推力较直线异步电动机的比推力大,功率因数和效率也比异步好。因此,直线同步电动机的性能优越。,定子由带齿槽的铁磁材料制成;槽中填满非铁磁材料,使表面光滑;齿间距为t。,动子由永磁体(A、B)、导磁极和励磁绕组组成;永磁体A和B的N极和S极相反,间距等于(k1/4)t;当A的齿与定子齿槽对齐时,B的齿与定子齿槽错开t/4,齿 槽,t,A相励磁绕组,B相励磁绕组,(二)感应子式的原理,(1)A相加正电压,B相不加电压,齿a 和a中的永磁体磁场与A相电流产生的磁场相加;齿c 和c中的磁场相减,全部被去磁
6、。因此,仅齿a 和a中的磁场才会产生电磁力,使其与定子齿对齐。而 B相所有齿中磁场相等,产生电磁力相互抵消。,而 B相所有齿中磁场相等,产生电磁力相互抵消。,(2)B相加正电压,A相不加电压,齿b 和b中的永磁体磁场与B相电流产生的磁场相加;齿d 和d中的磁场相减,全部被去磁。因此,仅齿b 和b中的磁场才会产生电磁力,使其与定子齿对齐,动子移动t/4。,而 A相所有齿中磁场相等,产生电磁力相互抵消。,(3)A相加负电压,B相不加电压,齿c 和c中的永磁体磁场与A相电流产生的磁场相加;齿a 和a中的磁场相减,全部被去磁。因此,仅齿c 和c中的磁场才会产生电磁力,使其与定子齿对齐,动子移动t/4。
7、,而 B相所有齿中磁场相等,产生电磁力相互抵消。,(4)B相加负电压,A相不加电压,齿d 和d中的永磁体磁场与B相电流产生的磁场相加;齿b 和b中的磁场相减,全部被去磁。因此,仅齿d 和d中的磁场才会产生电磁力,使其与定子齿对齐,动子移动t/4。,而 A相所有齿中磁场相等,产生电磁力相互抵消。,重复以上4步通电顺序,动子将按1/t的步长继续前进;如果需要动子反向运行,只需将通电顺序反序;控制通电脉冲的数量和频率,可以方便地控制动子的位置和速度。,(三)直线步进电动机的应用,1、数控绘图仪、记录仪;2、数控刻图机;2、数控剪裁机;4、精密定位机构。,(四)平面式直线步进电动机,平面式直线步进电动
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