max.book118.com  基本结构         磁滞电动机也属于交流同步电机，其定子与一般交流电机相同，而转子也没有励磁源，其结构如图13-19所示。   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。  第13章 特种电机 max.book118.com  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。 第13章 特种电机 13.7 步进电动机         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13章 特种电机 max.book118.com 基本结构         1）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13-21a所示；         2）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13-21b所示；         3）复合式步进电动机则是反应式和永磁式的结合。 第13章 特种电机 max.book118.com 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13-23所示，一般说来，若相数为m，则定子极数为2m，所以定子有六个齿极。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。反应式步进电动机的转子类似于凸极同步电动机，这里讨论有四个齿极的情况。  第13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13章 特种电机          对于图11-23和图11-24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11-25所示。  设脉冲电源的频率为 f，  转子齿数为Zr ，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          因为步进电动机转子旋转一周所需要的脉冲数为ZrN，所以步进电动机每分钟的转速为          显然步进电动机的转速正比于脉冲电源的频率。  （13-6） （13-5） 第13章 特种电机          步进电动机与前面介绍的磁阻电动机均属于变磁阻电动机VRM（variable reluctance motor），都是利用磁路磁阻最小原理来产生电磁转矩，  所不同的是前者采用转子单边凸极结构，而步进电动机采用的是定、转子双边凸极的结构。          事实上，还有一种变磁阻电动机——开关磁阻电动机SRM（switched reluctance motor）在现代运动控制系统中得到了重要的应用， 它与步进电动机的主要区别在于增加了对转子位置信号的检测， 并根据转子位置决定定子各相励磁绕组的通电时刻，因而属于自控式同步电动机，可以实现较大功率的驱动。 第13章 特种电机 第13章 特种电机* 电机及拖动基础  13.1  旋转变压器 13.2  测速发电机 13.3  自整角机 13.4  伺服电动机 13.5  磁阻电动机 13.6   磁滞电动机 13.7   步进电动机 13.8   直线电动机 13.9   超导电动机 13.10 超声波电动机 引   言          前面介绍的直流电机、异步电机和同步电机统称为普通电机。在日常生活和生产实际中还广泛使用着各种特殊结构和特殊用途的电机，特别是随着新技术的不断发展和新材料的不断涌现，新型特种电机的研究和应用还处在继续发展之中。由于特种电机大都用于控制系统，且功率较小，所以又称为控制电机或微特电机。从本质上讲，特种电机的基本理论和分析方法与普通电机是一致的，但又有其特殊性。本章主要介绍目前基本理论业已成熟，同时又应用比较广泛的特种电机。 第13章 特种电机 13.1  旋转变压器          旋转变压器是输出电压与转子转角成一定函数关系的特种电机，其一、二次侧绕组分别放在定、转子上，一次侧绕组与二次侧绕组之间的电磁耦合程度与转子的转角密切相关。         按照输出电压与转子转角间的函数关系，可以分为正余弦旋转变压器和线性旋转变压器等。正余弦旋转变压器的输出电压与转子转角成正余弦函数关系，而线性旋转变压器的输出电压在一定转角范围内与转子转角成正比。可见，旋转变压器是将角度信号转换成与其成某种函数关系的电压信号，其主要用途就是进行坐标变换、三角运算和角度数据传输等。  第13章 特种电机 max.book118.com 基本结构         第13章 特种电机 余弦输出绕组 补偿绕组 励磁绕组 正弦输出绕组 max.book118.com 工作原理            首先分析空载时的情况，此时只有定子励磁绕组D1—D2施加交流励磁电压，其余三个绕组全部开路。 显然，励磁绕组将在气隙中产生一个脉振磁场， 这个脉振磁场将在正、余弦输出绕组中分别感应出电动势，即       第13章 特种电机 （13-1）  max.book118.com 畸变补偿            当输出绕组有了负载以后，其输出电压便不再是转角的正、余弦函数。  第13章 特种电机 直轴分量 交轴分量         直轴分量对输出特性畸变的影响是很小的，引起畸变的主要原因应该是交轴分量。   第13章 特种电机         为了消除畸变，就必须设法消除交轴磁通的影响。消除的方法有两种，即一次侧补偿和二次侧补偿。         1）一次侧补偿：  在图13-2中，如果将定子上的补偿绕组D3—D4短路，则绕组D3—D4能消除输出电压的畸变。因为交轴磁通在补偿绕组中要产生感应电流，根据楞次定律，这个电流所产生的磁通是阻碍交轴磁通变化的，因此对交轴磁通起抑制作用，可以起到畸变补偿的作用。   第13章 特种电机         2）二次侧补偿：如图13-4所示。  第13章 特种电机 13.2 测速发电机         测速发电机的作用是把输入的转速信号转换成输出的电压信号，   例如在电力拖动自动控制系统中，通过对转速的检测，构成转速负反馈闭环调速系统，    达到改善系统调速性能的目的。         对测速发电机的基本要求是：         1）输出电压与转速之间有严格的正比关系，以达到高精度的要求；         2）在一定的转速时所产生的电动势及电压应尽可能的大，以达到高灵敏度的要求。         测速发电机可分为直流测速发电机和交流测速发电机，下面分别加以介绍。 第13章 特种电机 max.book118.com  直流测速发电机         直流测速发电机有两种：   一种是电励磁式直流测速发
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