● 控制電動機(jī)

1無刷直流電動機(jī)

無刷直流電機(jī)（BLDCM）是在有刷直流電動機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展來的,，但它的驅(qū)動電流是不折不扣的交流；無刷直流電機(jī)又可以分為無刷速率電機(jī)和無刷力矩電機(jī),。一般地,，無刷電機(jī)的驅(qū)動電流有兩種，一種是梯形波（一般是“方波”）,，另一種是正弦波,。有時(shí)候把前一種叫直流無刷電機(jī)，后一種叫交流伺服電機(jī),，確切地講是交流伺服電動機(jī)的一種,。

無刷直流電機(jī)為了減少轉(zhuǎn)動慣量，通常采用“細(xì)長”的結(jié)構(gòu),。無刷直流電機(jī)在重量和體積上要比有刷直流電機(jī)小的多,，相應(yīng)的轉(zhuǎn)動慣量可以減少40%—50%左右。由于永磁材料的加工問題,，致使無刷直流電機(jī)一般的容量都在100kW以下,。

這種電動機(jī)的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性的線性度好，調(diào)速范圍廣,，壽命長，維護(hù)方便噪聲小,，不存在因電刷而引起的一系列問題,，所以這種電動機(jī)在控制系統(tǒng)中有很大的應(yīng)用潛力。

2 步進(jìn)電動機(jī)

所謂步進(jìn)電動機(jī)就是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu),；更通俗一點(diǎn)講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號,，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度。我們可以通過控制脈沖的個數(shù)來控制電機(jī)的角位移量,，從而達(dá)到精確定位的目的,；同時(shí)還可以通過控制脈沖頻率來控制電動機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的,。目前,，比較常用的步進(jìn)電動機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)（VR）、永磁式步進(jìn)電動機(jī)（PM）,、混合式步進(jìn)電動機(jī)（HB）和單相式步進(jìn)電動機(jī)等,。

步進(jìn)電動機(jī)和普通電動機(jī)的區(qū)別主要就在于其脈沖驅(qū)動的形式，正是這個特點(diǎn),，步進(jìn)電動機(jī)可以和現(xiàn)代的數(shù)字控制技術(shù)相結(jié)合,。但步進(jìn)電動機(jī)在控制精度、速度變化范圍,、低速性能方面都不如傳統(tǒng)閉環(huán)控制的直流伺服電動機(jī),；所以主要應(yīng)用在精度要求不是特別高的場合,。由于步進(jìn)電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高和成本低的特點(diǎn),，所以步進(jìn)電動機(jī)廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)踐的各個領(lǐng)域,；尤其是在數(shù)控機(jī)床制造領(lǐng)域，由于步進(jìn)電動機(jī)不需要A/D轉(zhuǎn)換,，能夠直接將數(shù)字脈沖信號轉(zhuǎn)化成為角位移,，所以一直被認(rèn)為是最理想的數(shù)控機(jī)床執(zhí)行元件。

除了在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用,，步進(jìn)電機(jī)也可以用在其他的機(jī)械上,，比如作為自動送料機(jī)中的馬達(dá)，作為通用的軟盤驅(qū)動器的馬達(dá),，也可以應(yīng)用在打印機(jī)和繪圖儀中,。

此外，步進(jìn)電動機(jī)也存在許多缺陷,；由于步進(jìn)電機(jī)存在空載啟動頻率,，所以步進(jìn)電機(jī)可以低速正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但若高于一定速度時(shí)就無法啟動,，并伴有尖銳的嘯叫聲,；不同廠家的細(xì)分驅(qū)動器精度可能差別很大，細(xì)分?jǐn)?shù)越大精度越難控制,；并且,，步進(jìn)電機(jī)低速轉(zhuǎn)動時(shí)有較大的振動和噪聲。

3伺服電動機(jī)

伺服電動機(jī)廣泛應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)中,，能將輸入的電壓信號轉(zhuǎn)換為電機(jī)軸上的機(jī)械輸出量,，拖動被控制元件，從而達(dá)到控制目的,。

伺服電動機(jī)有直流和交流之分,；最早的伺服電動機(jī)是一般的直流電動機(jī)，在控制精度不高的情況下,，才采用一般的直流電機(jī)做伺服電動機(jī),。目前的直流伺服電動機(jī)從結(jié)構(gòu)上講,就是小功率的直流電動機(jī),其勵磁多采用電樞控制和磁場控制,但通常采用電樞控制。

旋轉(zhuǎn)電機(jī)的分類,，直流伺服電動機(jī)在機(jī)械特性上能夠很好的滿足控制系統(tǒng)的要求,，但是由于換向器的存在，存在許多的不足：換向器與電刷之間易產(chǎn)生火花,，干擾驅(qū)動器工作,，不能應(yīng)用在有可燃?xì)怏w的場合；電刷和換向器存在摩擦，會產(chǎn)生較大的死區(qū),；結(jié)構(gòu)復(fù)雜,，維護(hù)比較困難。

交流伺服電動機(jī)本質(zhì)上是一種兩相異步電動機(jī),，其控制方法主要有三種：幅值控制,、相位控制和幅相控制。

一般地,，伺服電動機(jī)要求電動機(jī)的轉(zhuǎn)速要受所加電壓信號的控制,；轉(zhuǎn)速能夠隨著所加電壓信號的變化而連續(xù)變化；電動機(jī)的反映要快,、體積要小,、控制功率要小。伺服電動機(jī)主要應(yīng)用在各種運(yùn)動控制系統(tǒng)中,，尤其是隨動系統(tǒng),。

4力矩電動機(jī)

所謂的力矩電動機(jī)是一種扁平型多極永磁直流電動機(jī)。其電樞有較多的槽數(shù),、換向片數(shù)和串聯(lián)導(dǎo)體數(shù),，以降低轉(zhuǎn)矩脈動和轉(zhuǎn)速脈動。力矩電動機(jī)有直流力矩電動機(jī)和交流力矩電動機(jī)兩種,。

其中,，直流力矩電動機(jī)的自感電抗很小，所以響應(yīng)性很好,；其輸出力矩與輸入電流成正比,，與轉(zhuǎn)子的速度和位置無關(guān)；它可以在接近堵轉(zhuǎn)狀態(tài)下直接和負(fù)載連接低速運(yùn)行而不用齒輪減速,，所以在負(fù)載的軸上能產(chǎn)生很高的力矩對慣性比,，并能消除由于使用減速齒輪而產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差,。

交流力矩電動機(jī)又可以分為同步和異步兩種,，目前常用的是鼠籠型異步力矩電動機(jī)，它具有低轉(zhuǎn)速和大力矩的特點(diǎn),。一般地,，在紡織工業(yè)中經(jīng)常使用交流力矩電動機(jī)，其工作原理和結(jié)構(gòu)和單相異步電動機(jī)的相同,，但是由于鼠籠型轉(zhuǎn)子的電阻較大,，所以其機(jī)械特性較軟。

5開關(guān)磁阻電動機(jī)

開關(guān)磁阻電動機(jī)是一種新型調(diào)速電動機(jī),，結(jié)構(gòu)極其簡單且堅(jiān)固,，成本低，調(diào)速性能優(yōu)異，是傳統(tǒng)控制電動機(jī)強(qiáng)有力競爭者,，具有強(qiáng)大的市場潛力,。

● 功率電動機(jī)

1 直流電動機(jī)

直流電動機(jī)是出現(xiàn)最早的電動機(jī)，大約在19世紀(jì)末,，其大致可分為有換向器和無換向器兩大類,。直流電動機(jī)有較好的控制特性直流電動機(jī)在結(jié)構(gòu)、價(jià)格,、維護(hù)方面都不如交流電動機(jī),，但是由于交流電動機(jī)的調(diào)速控制問題一直未得到很好的解決方案，而直流電動機(jī)具有調(diào)速性能好,、起動容易,、能夠載重起動等優(yōu)點(diǎn)，所以目前直流電動機(jī)的應(yīng)用仍然很廣泛,，尤其在可控硅直流電源出現(xiàn)以后,。

2 異步電動機(jī)

異步電動機(jī)是基于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩而實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的一種交流電機(jī)。異步電動機(jī)一般為系列產(chǎn)品,，品種規(guī)格繁多,，其在所有的電動機(jī)中應(yīng)用最為廣泛，需量最大,；目前,，在電力傳動中大約有90%的機(jī)械使用交流異步電動機(jī)，所以,，其用電量約占總電力負(fù)荷的一半以上,。

異步電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，制造,、使用和維護(hù)方便,，運(yùn)行可靠以及質(zhì)量較小，成本較低等優(yōu)點(diǎn),。并且,，異步電機(jī)有較高的運(yùn)行效率和較好的工作特性，從空載到滿載范圍內(nèi)接近恒速運(yùn)行,，能滿足大多數(shù)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械的傳動要求,。異步電動機(jī)主要廣泛應(yīng)用于驅(qū)動機(jī)床、水泵,、鼓風(fēng)機(jī),、壓縮機(jī)、起重卷揚(yáng)設(shè)備,、礦山機(jī)械,、輕工機(jī)械,、農(nóng)副產(chǎn)品加工機(jī)械等大多數(shù)工農(nóng)生產(chǎn)機(jī)械以及家用電器和醫(yī)療器械等。

在異步電動機(jī)中較為常見的是單相異步電動機(jī)和三相異步電動機(jī),，其中三相異步電動機(jī)是異步電動機(jī)的主體,。而單相異步電動機(jī)一般用于三相電源不方便的地方，大部分是微型和小容量的電機(jī),，在家用電器中應(yīng)用比較多,，例如電扇、電冰箱,、空調(diào),、吸塵器等。

3 同步電動機(jī)

所謂同步電動機(jī)就是在交流電的驅(qū)動下,，轉(zhuǎn)子與定子的旋轉(zhuǎn)磁場同步運(yùn)行的電動機(jī),。同步電動機(jī)的定子和異步電動機(jī)的完全一樣；但其轉(zhuǎn)子有“凸極式”和“隱極式”兩種,。凸極式轉(zhuǎn)子的同步電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單,、制造方便，但是機(jī)械強(qiáng)度較低,，適用于低速運(yùn)行場合,；隱極式同步電動機(jī)制造工藝復(fù)雜，但機(jī)械強(qiáng)度高,，適用于高速運(yùn)行場合,。

同步電動機(jī)的工作特性與所有的電動機(jī)一樣， 同步電動機(jī)也具有“可逆行”,，即它能按發(fā)電機(jī)方式運(yùn)行,，也可以按電動機(jī)方式運(yùn)行。

同步電動機(jī)主要用于大型機(jī)械,，如鼓風(fēng)機(jī),、水泵、球磨機(jī),、壓縮機(jī),、軋鋼機(jī)以及小型、微型儀器設(shè)備或者充當(dāng)控制元件,；其中三相同步電動機(jī)是其主體,。此外,，還可以當(dāng)調(diào)相機(jī)使用,，向電網(wǎng)輸送電感性或者電容性無功功率。

●信號電機(jī)

1 位置信號電機(jī)

目前,，最有代表性的位置信號電機(jī)：旋轉(zhuǎn)變壓器,、感應(yīng)同步器和自整角機(jī),。

旋轉(zhuǎn)變壓器本質(zhì)上是可以隨意改變一次繞組和二次繞組耦合程度的變壓器。其結(jié)構(gòu)和繞線式異步電動機(jī)相同,，定子和轉(zhuǎn)子各有兩組相互垂直的分布繞組,，轉(zhuǎn)子繞組利用滑環(huán)和電刷與外電路聯(lián)接。當(dāng)一次繞組勵磁以后,，二次繞組的輸出電壓和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角成正弦,、余弦、線性或者其他函數(shù)關(guān)系,，可以用于計(jì)算裝置中的坐標(biāo)變換和三角運(yùn)算,，還可以在控制系統(tǒng)中作為角度數(shù)據(jù)傳輸和移相器使用。

感應(yīng)同步器是一種高精度的位置或角度檢測元件,，有圓盤式和直線式兩種,。圓盤式感應(yīng)同步器用來測量轉(zhuǎn)角位置；而直線式感應(yīng)同步器用來測量線位移,。

自整角機(jī)是一種感應(yīng)式機(jī)電元件,，被廣泛地應(yīng)用于隨動系統(tǒng)中，作為角度傳輸,、變換和指示的裝置,。在控制系統(tǒng)中經(jīng)常兩臺或者多臺聯(lián)合使用，使機(jī)械上互不相連的兩根或多根軸能夠自動地保持相同的轉(zhuǎn)角變化,，或者同步旋轉(zhuǎn),。

2 速度信號電機(jī)

最有代表性的速度信號電機(jī)是測速發(fā)電機(jī)，其實(shí)質(zhì)上是一種將轉(zhuǎn)速變換為電信號的機(jī)電磁元件,，其輸出電壓與轉(zhuǎn)速成正比,。從工作原理上講，它屬于“發(fā)電機(jī)”的范疇,。測速發(fā)電機(jī)在控制系統(tǒng)中主要作為阻尼元件,、微分元件、積分元件和測速元件來使用,。

測速發(fā)電機(jī)有直流和交流之分,；而直流測速發(fā)電機(jī)又有他勵和永磁之分，其結(jié)構(gòu)和工作原理與小功率直流發(fā)電機(jī)相同,，通常輸出功率較小,，作為計(jì)算元件時(shí)要求其輸出電壓的線性誤差和溫度誤差低于一個上限。而交流測速發(fā)電機(jī)又有同步和異步之分,；同步測速發(fā)電機(jī)包括：永磁式,、感應(yīng)式和脈沖式；異步測速發(fā)電機(jī)應(yīng)用最廣泛的是杯型轉(zhuǎn)子異步測速發(fā)電機(jī),。