电机控制器发展现状及研究意义

电机控制器发展现状及研究意义

一、盘式永磁电机的发展情况及研究现状

盘式电机的气隙是平面型的，气隙磁场是轴向的，所以又被称为轴向磁场电机。法拉第发明的世界上第一台电机就是轴向磁场电机，但是由于它的定、转子之间存在轴向磁吸力以及制造复杂等缺点，使得盘式电机未能得到进一步的发展，而被以后发展起来的常规电机又称为径向磁场电机所取代，可是常规电机也并非十全十美，由于齿根部存在“瓶颈”现象，致使电机的散热、铁心利用率低等问题一直困扰着电机工程人员，而这些问题只有从结构上进行彻底的变化才能解决，于是20世纪40年代起，轴向磁场电机又重新受到了电机界的重视。实际的研究结果表明，轴向磁场电机不仅具有较高的功率密度，而且在一些特殊应用场合，它还具有明显的优越性。（吴畏，许锦兴，林金铭.盘式永磁同步电动机及其发展.电工技术杂志，1990，2:10~13.）

随着数控机床、工业机器人、机械手、计算机及其外围设备等高科技产品的兴起和特殊应用如雷达、卫星天线等跟踪系统的需要，人们对伺服驱动电机小型化、薄型化、低噪声的呼声愈来愈高，对电机的结构和体积也提出了更高的要求。世界上一些先进的工业国家从20世纪80年代初期起，就已经开始研制盘式永磁电机。由于它结合了永磁电机和盘式电机的优点，使得该类电机既具有永磁电机结构简单、运行可靠、体积小、质量轻、损耗小、效率高的优点，又同时具有盘式电机轴向尺寸短、结构紧凑、硅钢片利用率高、工艺简单、功率密度高、转动惯量小的特点，因此，该类电机在国内外迅速地得到了广泛应用。目前在不同种类、不同结构的盘式永磁电机中尤以盘式永磁直流电动机、盘式永磁同步电动机和盘式无刷直流电动机应用最为广泛。

上世纪70年代初期，盘式电机首先以直流电机的形式应用于电车、水泵、吊扇和家用电器等场合。1973年，英国的Keiper F率先指出了盘式轴向磁场结构的优越性，从而引起了电机界的极大兴趣，从70年代末期起，人们开始将盘式电机研究的方向转向盘式永磁同步电机。1978年，意大利比萨大学的Bramanti A 教授首次提出了制造轴向气隙同步电动机的几种方法，探讨论了轴向磁场同步电机的特性，并且制造论文一台双定子单隐极转子的实验样机。1979年，联邦德国布伦瑞克大学的Weh H教授给出了双转子单定子盘式永磁同步电机电磁场的计算的解析法，并导出了电机的稳态、瞬态参数和特性方程。1985年，美国弗吉尼亚理工大学的Krishnan R教授对伺服驱动用的盘式永磁同步电动机进行了全面的介绍，通过对各种径、轴向磁场电机的性能进行比较，展现了盘式永磁同步电机的优越性。（Krishnan R，Beutler A J.Performance and design of an axial field permanent magnet synchronous motor servo drive.IEEE Industry Applications Annual Meeting，1985:634~640.）2001年，Metin Aydin和Surong Hung对环形有槽和无槽盘式永磁电机进行了深入的研究并推导出了用于环形盘式永磁同步电机的方程（Aydin M，Hung S，Thomas A.Design and 3D electromagnetic field analysis of non-slotted and slotted TO-RUS type axial flux surface mounted permanent magnet disc machines.IEEE Electric Machines and Drives Conference，2001:645~651）。2004年，意大利的Federico Caricchi，Fabio Giulii Capponi等对盘式永磁电机的空载损耗和脉动转矩通过试验和磁场分析的方法进行了深入地研究。（Caricchi F，Capponi F G，Crescimbini F，et al.Experimental study on reducing cogging torque and no load power loss in axial-flux permanent magnet machines with slotted winding.IEEE Transactions on Industry Applications，2004，40(4):1066~1075.）随着市场的需要和设计研究辅助工具的提高，近几年来，国外又涌现出了许多新型的盘式永磁电机。

图1-1所示为Briggs和Stratton研制的一种新型盘式永磁直流电动机(Etek)，该电机利用铜条代替了传统电机中的铜制导线，与产生相同电磁转矩的传统绕线式直流电机相比，该

电机可以节省90％的硅钢和50％的铜，电机的尺寸也可以缩减为原有电机的一半。由于该电机采用永磁材料进行励磁，空载时的效率得到了很大的提高，而且采用铜条代替铜制导线后，电机的内部阻抗明显下降，这就使得该电机在运行时的损耗也得以大大地降低。

图1-2所示为Danaher公司生产的盘式永磁无刷直流电动机，该电机利用钕铁硼永磁材料高矫顽力的优异特性而不用硅钢片制成无铁心电机，不仅使得电机实现了零齿槽转矩，运行平稳，而且大大降低了电机的转动惯量，提高了电机快速响应的能力。

图1-1 Etek盘式永磁直流电机

图1-2 Danaher公司盘式无刷直流电机

2002年，日本企业开发出了一款低转速、高转矩，采用直接驱动方式的圆盘式伺服电动机，额定转矩为1060N·m，额定转速为120r/min的电机，而该电机的额定功率则仅为15kW。

2006年8月，Timken公司的工程师Canton和Ohio为电动汽车开发了一款新的动力装置，该装置由盘式永磁电机、传感器、减速齿轮和滚动轴承构成。通过在模拟道路上进行测试，结果与理论分析预测的性能非常接近。在该款动力装置中使用的盘式永磁电机采用了双定子单转子的结构，利用这种结构可以使电机的能量密度峰值达到9100kW/m，而使用高效的50hp感应电动机时，能量密度的峰值只能达到800kW/m，即使使用内燃机，能量密度的

峰值也只能达到2000kW/m。如果该盘式永磁电机采用单定子双转子的结构，则可以减轻电机的重量，但这种结构的缺点是不利于电机的散热。图1-3为该动力装置的CAD模型，图1-4为动力装置中盘式永磁电机的结构图。

图1-3动力装置的CAD模型

图1-4盘式永磁电机的两种结构

我国对于盘式电机的研究可以追溯到上个世纪80年代，国内学者首先对盘式电机的磁场进行了深入地分析。1985年蒋豪贤利用Laplace方程求出了圆盘式轴向磁场电机的气隙磁通密度，并给出相应的计算公式表明该磁场为旋转磁场，沿圆盘面呈正弦分布，沿轴向衰减，沿径向减小（蒋豪贤，肖晖.盘式异步制动电动机.微特电机，1989，2:14~16.）。1991年顾其善、候书红对三相盘式感应电机的磁场进行了研究，并提出了二维分布磁路模型，沿径向分成数段，在各段上把谐波平衡法应用到轴向磁场电机。根据分布磁路模型编制的盘式感应电动机性能计算程序，不仅可以迅速确定气隙磁密、齿磁密、轭磁密沿径向的分布以及整个盘式气隙平面上的磁场分布，而且可以给出电机的工作性能和轴向电磁力的分布（顾其善，候书红.盘式感应电动机的磁路设计与计算.中小型电机，1994，21(1):16~20.）。1992年程明、周鹗等也提出利用径向分段法来计算盘式电机的磁路及参数，求出的磁化曲线、效率、功率因数和实测值基本相符（程明，周鄂.轴向磁场盘式异步电动机的设计与计算.中小型电机，1992，19(3):6~9.）。同年，王琳、何全普等将分环法用于盘式感应电动机磁场分布的计算，通过有限元的计算，揭示了该类电机磁场沿径向的分布规律（王琳，何全普.轴向磁场异步电机磁场分布研究.电工技术杂志，1992，3:6~8.）。1993年黄开胜、何全普论述了交流盘式电动机磁路计算的分环计算法，LJ优化设计法，并给出了优化设计框图及优化设计的结果，将盘式电机的磁场研究进一步推向深入（黄开胜，何全普.交流盘式电动机优化设计.中小型电机，1993，20(6):7~9.）。1996年吴慧燕、程明、周鹗对单相盘式感应电动机进行了研究，并给出了主要结构尺寸的确定方法，参数计算特点和磁路计算及分析设计流程图（候书红，亚尔·买买提.盘式电机在我国的发展及其展望.微特电机，1998，26(4):30~33.）。1998年，浙江大学的刘晓东、赵衡冰等对单定子、双转子的盘式永磁电动机进行了研究，并给出了该电机输出功率和主要尺寸之间的关系(刘晓东，赵衡兵.钕铁硼永磁盘式同步电动机的设计研究.微特电机，1998，26(3):6~7.)。2000年，西安交通大学的王正茂、苏少平等研制出了两台三相盘式永磁同步电动机(王正茂，苏少平.盘式永磁同步电动机研究.中小型电机，2000，27(5):13~15.)。

除此之外，国内的科研人员对盘式永磁电机永磁体尺寸的计算、工作点的确定、电感的计算等问题也有所研究，目前，国内的科研工作者已经逐步掌握了多种盘式电机磁场的特点及研究方法。但是我们应该清醒地认识到，虽然近年来国内对盘式永磁电机的研究取得了很大的进步，但是国外对这类电机的研究却已经远远走在了我们的前面，为了发展我国新一代

高性能电机及伺服系统，研究盘式永磁电机已经成为我国电机行业一项十分重要的任务。

二、低速同步电机的发展现状及研究情况

随着科学技术的迅猛发展，在某些系统中，例如：通信传真装置、录音录像设备、电动执行机构及机床进给系统等，都希望电动机能够直接输出较低的转速。增加电机的极对数，理论上可以降低普通同步电动机或感应电动机的转速，但是极对数的增加实际上受到电动机性能、结构与工艺条件的限制，因此单纯地使用增加极对数的方法只能适用于一定的转速范围。传统的交流电动机都是高速旋转的，一般为：3000，1500，1000，750r/min四种同步转速，目前，在许多低速大转矩驱动领域，例如额定转速为10~60r/min的低速生产机械，通常都需要选用同步转速为600~1500r/min的交流电动机来拖动，由于转速差别很大，电机必须与庞大的减速机进行配套才能使用。在传动系统中，电机使用降速齿轮传动后，不仅使系统的尺寸增大、重量增加，而且容易造成噪声高、转动惯量大及效率低等各种不利因素。同时由于齿轮啮合精度的限制，在要求正反转和平稳快速反应时，齿轮传动往往会影响传动系统的性能。

如果能够利用电机直接驱动这些低速生产设备，则既可以节约能源，又能提高整个传动系统的效率，因此从上个世纪60年代起，各国的科研人员就不断努力研制了多种不同原理、不同结构的低速电机。1963年，美国联合制鞋机械公司(USM)首先发明了伺服低速电机，并被成功地应用于宇航、卫星等高技术领域。之后，日本引进了美国的全套技术，并以此原理制成了谐波传动电动机(Responsyn)。近年来，美国又在研制通用低速电机，并陆续有样机问世。德国是继美国之后致力于低速电机开发的国家，但却已经在通用低速电机的研制与生产上处于世界领先水平，该国的生产厂家主要是HDSG公司。该公司生产的低速电机与美国公司生产的不同，其优点更为突出，而且可以使电机的输出转速仅为2.8r/min。这一先进技术代表着电机发展的一个新的方向，目前世界各国都正在这一基础上竞相研制开发。

我国对于低速电机的研制开始于上个世纪80年代，由南京理工大学率先进行，目前我国在低速电机研制和生产上已经取得了很大的进步。当前在国内比较常见的低速电机主要有滚切式电动机、谐波电动机和电磁减速式同步电动机。滚切式电动机是把电动机中产生的电磁力与机械上的行星减速原理结合起来，使输出轴得到低转速的电动机。谐波电动机是把电动机产生的电磁力与谐波减速原理结合起来得到的低转速电动机。电磁减速式同步电动机是利用电动机定转子表面开槽引起气隙磁导变化而得到的低转速同步电动机，因此又被称为低速同步电动机。由于材料以及制造工艺等原因，前两种低速电动机应用得比较少，目前在工程上应用的比较普遍的就是低速同步电动机，但国内现有的低速电机其最大转矩还都比较低，不能够满足大转矩生产机械的驱动要求。

根据公式，在频率确定的情况下，增加电机的极对数是降低转速的最直接的方法。传统永磁同步电动机的每极需要对应三相绕组，即每个极下至少要有三个定子槽，随着电机极数的增加，定子上的开槽数也会成倍的增加。考虑到机械强度和加工工艺等因素，就需要相应的增加电机的体积，从而不可避免的增加了原材料的消耗。为了解决类似的问题，David Howe提出了模块化定子结构永磁电机，这种类型的电机可以在不增加电机体积的情况下选取较多的极数，从而实现低速大转矩的要求。与传统电机相比，该类电机在外形上通常做成扁平结构，电枢长度与直径之比仅为0.2左右，从而保证了电机能够在一定的电枢体积和电枢电压下产生较低的转速和较大的转矩。pn =60f宇航、卫星、火箭等尖端技术和人们的生产、生活迫切需要电动机及其运动控制系统的性能得到极大改善，对于低速永磁同步电动机及其驱动系统的研究，目前也有不少学者做了大量的工作。文献(谷爱昱，陆永平，邹继斌.脉振磁场永磁低速同步电动机电感参数的分析.微特电机，2000，28(1):28~30.)提出了一种脉振磁场永磁低速同步电动机，并对其磁场分布以及电感参数计算进行了分析。文献(肖杭，金敏捷，谭弗娃.低速永磁同步电动机的设计研究.微特电机，2001，29(6):26~28.)、( 张炳义，

冯桂宏，王凤翔.SPWM电源供电下低速大扭矩永磁同步电动机设计研究.电工技术学报，2001，16(6):85~90.)均提出了一种新颖结构的永磁同步电动机，并对其如何消除低频转矩脉动做了深入地探讨。国际上，Wang Y，Chan C C等人利用场路结合法分析了低速大转矩永磁同步电动机的特性（Wang Y，Chan C C，Jiang J Z.Transient analysis of a new out-rotor permanent magnet brushless DC drive using circuit-field-torque coupled time-stepping finite element method.IEEE Transactions on Magnetics，2002，38(2):1297~1300.），因此对于低速永磁同步电动机及其驱动系统进行更深入地研究是十分必要的，而且其应用前景也是十分广阔的。

三、课题研究的目的和意义

盘式永磁同步电动机作为现代高性能新型电机和大力矩直接驱动电机，在国外已经广泛应用于机器人等机电一体化产品中，并开始逐渐地取代传统的伺服电机产品。为了发展我国新一代高性能伺服电机及伺服系统，改变高性能伺服电机长期依赖进口的局面，促进机器人等高科技产品的开发研制工作，把盘式永磁同步电动机产品化已经成为我国电机行业一项十分紧迫而艰巨的任务。由于普通电机的转速较高，在日常应用中需要辅助一定的减速机构用于拖动，这种做法不仅降低了效率，还造成了设备上的浪费。据不完全统计，我国每年需要生产近千万台的各类减速机与普通电动机配套使用，若改为采用稀土永磁式低速同步电动机进行直接传动，其社会效益极为可观，使用价值和经济性能较高，而且更便于推广应用。

本课题的主要研究内容是借助有限元分析软件对新型结构钕铁硼永磁交流电动机——盘式低速永磁同步电动机进行电磁分析，确定该电机中的一些主要参数，并利用电磁计算得到的电机参数，对该电机的起动性能进行仿真。由于该电机采用磁性能优异的钕铁硼永磁材料作为励磁源，不仅继承了一般低速电动机的普遍优点，而且该电机还具有额定功率大、力能指标高、结构简单紧凑、噪音低的显著优势，特别适合一些特殊的应用场合，比如电动汽车、船用推进器、手持电动工具、机械臂等，对于大功率传动系统采用直接传动，减少整个系统的尺寸和质量，提高系统运行效率和可靠性，改善系统的动静态性能，促进产品的升级换代，都具有十分重要的意义。

四、电机控制技术的发展

一个多世纪来，电动机作为机电能量转换装置，其应用范围已遍及国民经济的各个领域以及人们的日常生活之中。近些年来，随着现代电力电子技术、控制技术和计算机技术的发展，电机的应用技术也得到了进一步的发展，新产品、新技术层出不穷。除了人们己经熟悉的普通电机外，许多不同用途的特种电机也不断问世，如广泛应用于办公设备的无刷直流电机和高精度的步进电机、用于照相机的超声波电机、用于心

脏血液循环系统的微型电机等等。另一方面，由于应用了电力电子技术，电机的控制技术变得更加灵活，效率也更高，如变频器控制的异步电机及伺服系统即是典型的例子。

在实际中，电机应用已由过去简单的起停控制、提供动力为目的应用，上升到对其速度、位置、转矩等进行精确的控制，使被驱动的机械运动符合预想的要求。例如在工业自动化、办公室自动化和家庭住宅自动化方面使用大量的电机，几乎都采用功率器件进行控制，将预定的控制方案、规划指令转变成期望的机械运动。这种新型控制技术己经不是传统的“电机控制”“电气传动”而是“运动控制”。运动控制使被控机械运动实现精确的位置控制、速度控制、加速度控制、转矩或力的控制，以及这些被控机械量的综合控制。因此现代电机控制技术离不开功率器件和电机控制器的发展。功率半导体器件的发展电力电子技术、功率半导体器件的发展对电机控制技术的发展影响极大，它们是密切相关、相互促进的。近几十年

来，电力电子技术的迅猛发展，带动和改变着电机控制的面貌和应用，而功率器件的发展是电力电子技术发展的动力，一代新型功率器件的出现，总是带来一场电力电子技术的革命。

自从上个世纪50年代，硅晶闸管问世以后，功率半导体器件的研究取得了飞速的发展。60年代后期，可关断晶闸管GTO实现了门级可关断功能，并使斩波工作频率扩展到IkHZ 以上。70年代中期，高功率晶体管和功率MOSFET问世，功率器件实现了全控功能，使得高频应用成为可能。80年代，绝缘栅门控双极型晶体管(IGBT)问世，它综合了功率MOSFET 和双极型功率晶体管两者的功能，是当前应用最为广泛的功率器件。

在功率器件发展的同时，驱动电路也获得了飞速的发展，目前，对每一类功率器件都有相应的专用驱动集成电路可供选用。这些专用驱动集成电路都是经过优化设计而定型的，它的使用可大大提高整机的可靠性，为整机设计者带来极大的方便。现在己可以做到使用一片驱动器件，一个驱动电源来驱动三相逆变器的六个开关管，而不必为每个开关元件单独提供电源、隔离驱动等，大大简化了外围电路特别是驱动电路的设计。

由于功率器件工作在开关方式，所以特别适合于数字控制、驱动，即便是模拟PID闭环，也必须将最终的输出转化为数字电平。因此，在功率器件的控制中采用数字控制技术明显优于模拟控制技术，具体来讲，数字控制技术在用于功率器件控制时有如下独特优点:可严格控制最小开通、最小关断时间。可严格控制死区时间。对于码盘、位置传感器、同步信号一类数字输入、反馈信号，可直接使用无需变换。可以非常简单地实现SPWM控制。可将整个控制系统划分为若干不同工作状态，针对不同的状态施加不同的控制策略。借助于电流传感器、比较器，可实现限流保护、限流关断达到恒转距控制。可进行时序滤波，进一步提高抗干扰能力。多个数字芯片可相互监视、互为看门狗。强干扰环境、远距离控制可方便地采用奇偶效验、光电隔离、电流环等数字通信技术。可进行故障自诊断、显示。

五、电机的控制器的发展

调速电机的控制器经历了从模拟控制器到数字控制器的发展。由于模拟器件的一些参数受外界因素影响较大，并且它的精度也差。所有这些都使得模拟控制器的可重复性比较差，控制效果不理想。因此调速电机的控制器逐渐朝数字化方向发展。数字控制器与模拟控制器相比较，具有可靠性高、参数调整方便、更改控制策略灵活、控制精度高、对环境因素不敏感等优点。随着现有的工业电气传动、自动控制和家电领域对电机控制产品需求的增加，用户也不断提高对电机控制技术的要求。总是希望能在驱动系统中集成更多的功能，达到更高的性能。许多设备试图使用8位或是准16位的微处理器实现电机的闭环控制，然而它们的内部体系结构和计算功能都阻碍了这一要求的实现。例如，在很多领域(如工业、家电和汽车)，用户希望使用效率高且去掉霍尔效应传感器的电机。这种电机的控制可以通过使用先进的电机控制理论、采用高效的控制算法来实现。但是这可能超出上述微处理器的计算能力。

使用高性能的数字信号处理器(DSP)来解决电机控制器不断增加的计算量和速度需求是目前最为普遍的做法。将一系列外围设备如模数转换器(A/D)、脉宽调制发生器(PWM)和数字信号处理器(DSP)集成在一起，就获得一个既功能强大又非常经济的电机控制专用的DSP芯片。近年来，各种集成化的单片DSP的性能得到很大的改善，软件和开发工具越来越多，越来越好;价格却大幅度降低，低端产品的价格已接近单片机的价格水平，但却比单片机具有更高的性能价格比。越来越多的单片机用户开始选用DSP器件来提高产品性能，DSP器件取代高档单片机的时机己成熟。

首先，与单片机相比，DSP器件具有较高的集成度。DSP具有更快的CPU，更大容量的存储器，内置有波特率发生器和FIFO缓冲器，提供高速、同步串口和标准异步串口。有的片内集成了A了D和采样/保持电路，可提供PW人4输出。更为不同的是，DSP器件为精简指令)器件，大多数指令都能在一个周期内完成，并且通过并行处理技术，使一个指令周期内可完成多条指令。同时DSP采用改进的哈佛结构，具有独立的程序和数据空间，允许同时存取程序和数据。又配有内置高速硬件乘法器、多级流水线，使DSP器件具有高速的数据计算能力。而单片机为复杂指令系统计算机〔CISC)，多数指令要2一3个指令周期来完成。单片机采用冯诺依曼结构。程序和数据在同一空间存取，同一时刻只能单独访问指令和数据。ALU只能做加法，乘法需要由软件来实现，因此占用较多的指令周期，也就是说速度比较慢。所以，结构上的差异使DSP器件比准16位单片机单指令执行时间快8一10倍，完成一次乘法运算快16 -30倍。DSP器件还提供了高度专业化的指令集，提供了FFT快速傅

立叶变换和滤波器的运算速度。此外，DSp器件提供了JTAG(JointTestAetionGroup)接口，具有更先进的开发手段，批量生产测试更方便.

其次，基于DSP芯片制造的电机控制器可以降低对传感器等外围器件的要求。通过复杂的算法达到同样的控制性能，降低成本，可靠性高，有利于专利技术的保密。现在各大DSP生产厂家都推出自己的内嵌式DSP电机控制专用集成电路。如占DSP市场份额45%的美国德州仪器公司，凭借自己的实力，推出了电机控制器专用DSP一TMS32OC24x(TMS320CF24x片内ROM为可擦写)。新的TMS320C24xDSP采用TI的TMS320CZxLP16位定点DSP核心，并集成了一个电机事件管理器，后者的特点是可以最佳方式实现对电机控制。该器件利用TI的可重用DSP核心技术，显示出Tl的特殊能力—通过在单一芯片上集成一个DSP和混合信号外设件，制造出面向各种应用的DSP方案。TMs320C24x作为第一个数字电机控制器的专用DSP系列，可支持用于电机控制的指令产生、控制算法处理、数据交流和系统监控等功能。集成化DSP核、最佳化电机控制器事件管理器和单片式A/D设计等诸多功能块加在一起，就可以提供一个单芯片式数字电机控制方案。系列中的MS320F24O包括一个20MIPSDSP核、一个事件管理器、犯位的中央算术逻辑单元、双10位刀D转换器、64K的1/0空间和一个16K字的闪速存储器，它利用TMS320的定点DSP软件开发工具和Jl’AG仿真支持，可使电机控制领域的研发人员方便地调试控制器和脱机使用。另外，美国模拟设备(AD)公司也不甘落后，与著名的Intel公司合作，生产出ADMC3xx系列电机控制专用DSP，性能与TI公司的产品相差不大，也是基于AD公司的16位定点DSP设计的，并且也集成了三相PwM发生器(16位)和户JD转换器。其他比较有名的生产DSP的厂商还有orola公司和NEC公司。

第三，DSP运算速度快，控制策略中可以使用先进的实时算法，如自适应控制、卡尔曼滤波、状态预估等，大大提高控制系统的品质。而且DSP控制软件可用C语言、汇编语言编写或者二者嵌套使用。因此采用DSP芯片制造的电机控制器便于用户的调试和应用。

最后，在越来越多的场合，如电动汽车、纺织行业、水泵变频调速系统等，他们往往是规模比较大，时序、组合逻辑都很复杂的情况，这时如果同时运用DSP芯片和一些其它的可变程控器件可以大大减小系统的体积、提高系统运算能力。实现复杂的实时控制。可编程逻辑器件FpGA(FieldprogrammableGateArray)，是在PAL(Programmable Array Logic，可编程逻辑阵列)、GAL(Generic Array Logic，通用阵列逻辑)等逻辑器件的基础之上发展起来的。同以往的PAL、GAL等相比较，它更适合于时序、组合等逻辑电路。在电机调速、变频控制中，存在大量的逻辑与、或、非运算，运用FPGA可以快速的实现这种逻辑运算。因此使用DSP和FPGA共同对电机实施控制，使FPGA分担逻辑运算并对DSP进行监视，无疑可以对电机更方便、更好地进行控制。

电动车用轮毂电机研究现状与发展趋势2

电动车用轮毂电机研究现状与发展趋势 褚文强,　辜承林 (华中科技大学电气与电子工程学院,湖北武汉　430074) 摘　要:介绍了轮毂电机相对于燃油汽车和单电机集中驱动系统的优势,比较了各种电动汽车用电机的基本性能。阐述了轮毂电机的不同驱动方式及其国内外研究与应用现状。无位置传感器控制技术、转矩脉动的抑制、弱磁扩速、电机本体的设计及永磁材料等将是今后轮毂电机的研究热点。 关键词:电动汽车;驱动系统;轮毂电机 中图分类号:T M384∶U469.72　文献标识码:A　文章编号:167326540(2007)0420001205 Appli ca ti on St a tus and D evelop i n g Tend of I n2W heel M otors Used for Electr i c Auto m ob ile CHU W en2qiang,　G U Cheng2lin (College of Electrical and Electr onic Engineering,Huazhong University of Science and Technol ogy,W uhan430074,China) Abstract:The advantages of in2wheel mot or compared with the driving syste m of traditi onal mot ors are de2 scribed.Then t w o different driving methods and their app licati on status at home and abr oad are intr oduced.The qual2 itative analysis of several kinds of typ ical driving mot or is made next.Their perf or mances are compared and their ad2 vantages/disadvantages are als o point out.Finally the devel op ing trend of wheeled mot or technol ogy is p resented. Key words:electr i c auto m ob ile;dr i v i n g syste m;i n2wheel m otor 0　概　述 早在20世纪50年代初,美国人罗伯特就发明了一种将电动机、传动系统和制动系统融为一体的轮毂装置。该轮毂于1968年被通用电气公司应用在大型的矿用自卸车上。近年来,随着电动汽车的兴起,轮毂电机重新引起了重视。轮毂电机驱动系统的布置非常灵活,可以使电动汽车成为两个前轮驱动、两个后轮驱动或四轮驱动。与内燃机汽车和单电机集中驱动电动汽车相比,使用轮毂电机驱动系统的汽车具有以下几方面优势: (1)动力控制由硬连接改为软连接型式。通过电子线控技术,实现各电动轮从零到最大速度的无级变速和各电动轮间的差速要求,从而省略了传统汽车所需的机械式操纵换档装置、离合器、变速器、传动轴和机械差速器等,使驱动系统和整车结构简洁,有效可利用空间大,传动效率提高。 (2)各电动轮的驱动力直接独立可控,使其动力学控制更为灵活、方便;能合理控制各电动轮的驱动力,从而提高恶劣路面条件下的行驶性能。 (3)容易实现各电动轮的电气制动、机电复合制动和制动能量回馈。 (4)底架结构大为简化,使整车总布置和车身造型设计的自由度增加。若能将底架承载功能与车身功能分离,则可实现相同底盘不同车身造型的产品多样化和系列化,从而缩短新车型的开发周期,降低开发成本。 (5)若在采用轮毂电机驱动系统的四轮电动汽车上导入线控四轮转向技术(4W S),实现车辆转向行驶高性能化,可有效减小转向半径,甚至实现零转向半径,大大增加了转向灵便性。 1　驱动系统 1.1　驱动方式 轮毂电机的驱动方式可以分为减速驱动和直接驱动两大类[1]。 在减速驱动方式下(见图1),电机一般在高 — 1 —

车用电机的发展现状

电动车用电机及其控制技术的现状及趋势 电动汽车是以车载电源为动力，并采用电动机驱动的一种交通工具。电机及其驱动系统是电动汽车的核心部件之一，由于电动汽车在运行过程中频繁起动和加减速操作，对驱动系统的有着很高的要求。生产制造方面要求电机的可靠性好、结构简单、维修方便、成本低、体积小、重量轻；性能方面要求车用电机具有瞬时功率大、过载能力强、范围宽、续驶里程长等优点。 电动汽车的驱动电机按其类型来划分，可分为直流电机和交流电机两大类。直流电机的驱动特性是在基本转速以下运行于恒转矩区，基本转速以上运行于恒功率区。它的这种特性很适合汽车对动力源低速高转矩、高速低转矩的要求，而且直流电机结构简单，易于平滑调速，所以直到20世纪80年代中期，它仍是国内外的主要研发对象。几乎所有早期的电动车都采用直流电机驱动系统。如日本东京大学的UOT电动汽车采用直流串励电动机，意大利菲亚特公司的900E/E2电动汽车用直流他励电动机驱动，日本马自达汽车公司的BANGO 电动汽车则采用直流并励电动机。但是直流电机的效率和转速相对较低，其换向器维护困难，直流电机价格高、体积和重量大。随着控制理论和电力电了技术的发展，直流驱动系统与其它驱动系统相比，己大大处于劣势。因此，目前国外各大公司研制的电动车电气驱动系统己逐渐淘汰了直流驱动系统。 20世纪90年代后，交流电机驱动系统的研制和开发有了新的突破。相比直流电机，交流电机体积小、质量轻、效率高、调速范围宽、可靠性高、价格便宜、维修简单方便，在电动汽车上得到了广泛应用。交流电机包括异步电机、永磁电机以及开关磁阻电机。 美国以及欧洲研制的电动汽车多采用这种电动机，如Chrysler公司生产的Epic Van; Ford 公司生产的Ranger EV，通用汽车公司生产的IMPACT和EH电动汽车。国内也采用感应电动机作为电动汽车的驱动电机也比较多，如胜利SL6700DD电动客车，郑州华联ZK6820HG-1电动轻型客车。但其最大缺点是驱动电路复杂，相对永磁电机而言，其效率和功率密度偏低，因此有被其它新型永磁电机逐步取代的趋势。 永磁电机包括永磁无刷直流电机和永磁无刷同步电机两种。永磁无刷直流电机是在直流电机的基础上不再用电刷和换向器，起动转矩大、过载能力强，非常适合电动车的运行特性。香港大学研制的U 2001电动车采用的永磁无刷直流电机，最高车速为110krn/h，本田研制EV PLU S电动车采用的永磁无刷直流电机，最高车速为128krn/h。永磁无刷同步电机的恒转矩区比较长，这对提高汽车的低速动力性能有很大帮助，电机最高转速较高，能达到10 000 r/min。永磁无刷同步电机功率密度高调速性能好、在宽转速范围内运行效率高.它的主要缺点是电机造价较高，永磁材料会有退磁效应，要想增大电机的功率其体积会很大。随着稀土永磁材料的开发和应用，永磁无刷电机的性能有了很大的提高，是未来最有发展前景的驱动电机之一。 开关磁阻电机(SRM )是英国于1983年首次正式推出的，经过多年的研制开发，现己成为现代电动汽车交流驱动的又一个新支，它具有可控相数多、实现四象限控制方便、成本低。开关磁阻电机结构和控制简单、出力大，可靠性高，起动制动性能好，运行效率高，但电机噪声高，转矩脉动严重，非线性严重，在电动汽车驱动中有利有弊，目前在电动汽车应用较少。 上述几种电动机各有自己的优势和不足，并各有侧重，'已们在现有的电动汽车中均有应用，其中，交流异步电机主要应用在纯电动汽车(包括轿车及客车)，永磁同步电机主要应用在混合动力汽车(包括轿车及客车)中，开关磁阻电机目前主要应用在客车中，而以交流异步电动机和永磁直流电动机的应用稍微居多一些。 要想使电机驱动并发挥出其优良的性能必须与合理的控制策略相配合。目前电机的控制

电动机技术发展及现状、工作原理、电动机的运行维护大学论文

绪论 近几十年来，随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展，中、小功率电动机在工农业生产及人们的日常生活中都有极其广泛的的应用。特别是乡镇企业及家用电器的迅速，更需要大量的中小功率电动机。由于这种电动机的发展及广泛的应用，它的使用、保养和维护工作也越来越重要。本文主要介绍了电动机技术发展及现状、工作原理、电动机的运行维护。 关键词：机电一体化电动机机械技术微电子技术

第一章我国发展机电一体化面临的形式以及对策第一章机电一体化技术发展历程及其趋势 自电子技术一问世,电子技术与机械技术的结合就开始了,只是出现了半导体集成电路,尤其是出现了以微处理器为代表的大规模集成 电路以后,"机电一体化"技术之后有了明显进展,引起了人们的广泛注意. “机电一体化”这个词是日本安川电机公司在上世纪60年代末作商业注册时最先创用的。当时及70年代，人们一直把机电一体化看作是机械与电子的结合。国内早期将“机电一体化技术”与“机械电子学”并用，近年来“机电一体化”更流行使用。 80年代，信息技术崭露头角。微处理机的性能提高，为更高级的机电一体化产品所采用，典型的机电一体化产品如数控机床、工业机器人和汽车的电子控制系统等。微机作为关键技术引入了飞行器系统后，使机械-电子系统在高度控制、排气控制、振动控制和保险气袋等方面获得广泛应用。 关于“机电一体化”这个名词的起源，说法很多。早在1971年，日本“机械设计”杂志副刊就提出了“Electronics”这一名词，从图47.6-1可见它是融合机械技术、电子技术、信息技术等多种技术为一体的新兴的技术。采用机电一体化技术设计和制造出的产品，称之为机电一体化产品。

9国外微电机发展情况转载

-9国外微电机发展情况 1 发展动向 微电机工业发展渊源流长，种类繁多，每户家庭中对电机平均用量的多寡代表着一个国家进步的情况。微电机已成为产业用机器设备、电器产品、汽车、摩托车和办公OA机器及通信等产品的重要元件，其需求量、成长率相当可观，近两年来用量更加大幅提升。由于终端产品的发展日新月异，机种不断更新，使得电机的功能设计、开发、生产也不停的推出新。因此未来中高档次的电机，其功能需配合新产品的开发与厂家实际需求来衡量，整个国际市场潜力极大，以下为市场前瞻性分析。 ⑴家电用电机。微特电机及控制技术是现代家电的核心技术，家电用电机种类众多，数量也大，虽属较成熟市场，但新机种强调产品的多功能、省能源、低噪声、振动小，正符合家电产品今后设计、生产、检测高质量化的效果，未来市场将会大幅成长。 ⑵通信、电脑周边产品。此类产品所用高精密小型电机需求品种愈来愈多，数量增幅甚为惊人，其配合电子控制，附加价值高，未来发展潜力很大。 ⑶汽车用微电机。汽车销售量节节上升，所应用电装品日益增多。自动定量电子喷油系统取代传统化油器，ABS刹车皆改由电机代替，一部汽车由传统的十几个电机增加到三四十个，甚至用到八十多个电机。摩托车的起动电机取代了脚踩方式，手提充电式电动工具的多样化，未来环保所需的电动汽车，都让人对高性能直流电机垂涎三尺，寄予厚望。 ⑷电动工具用微电机。工业用产品转化成家庭用手提工具，使高级电动工具及家庭电器产品风行，对串励电机性能要求愈严苛，发展也愈可观。 ⑸其他特殊用电机。如卫星接收器转向电机、割草机、残障车用电机、CNC用伺服电机的数量都逐年上升，而电脑及高级电器用的无刷电机数量增幅最大，数以千万台计。

电机发展历史及趋势

电 机及 发未 展来 历趋 史势 班级：水动0901班学号：200981250220 姓名：马学

电机发展历史及未来趋势 【摘要】本文对电机的发展历史及未来做简要分析，结合电机发展特点，对未来的趋势进行预测和构想。 1.电机发展历史 1949年全国总装机184.83万千瓦,全国仅有为数不多的电机修理厂;1958年上海电机厂造出世界上第一台双水内冷发电机(汪耕院士);1999年中科院电工所(顾国彪院士1958年开始 研究)东方电机厂(饶芳权院士)合作用蒸发冷却改装成功李家峡 400MW 水轮发电机的4 号 发电机;2003年已达3.9亿千瓦,为1949年的211倍,形成了以上海,哈尔滨及四川东方三大发电设备制造集团为骨干的制造企业群.但人均装机容量不到0.3千瓦,我国年人均用电量仅相当于世界水平的 1/3 . 我国中小型电机有一定生产规模的企业有300多家，生产的电机产品有300多个系列．近l 500个品种。1997年我国中小型电机产量约为25 288MW，1998年约为42 505MW，1999年约为42 O00MW。电动机出口量约l为7 O00MW。可以看出1998年较1997年电机产量有较大的提高，到I999年电机产量略有下降，企业负债持续攀升．效益不断下滑，行业整体形势有所下降。但随着改革开放的深人，国家宏现政策的调整以及市场需求的推动，我国电机产品由劳动密集型、资源密集型向高附加值和高技术含量的产品转移，出口产品结构也逐步趋向于市场化和台理化。我国300多个中、小型电机企业大

多集中在沿海地区西部地区的企业寥寥无几，在国家开发西部的大好机遇里对电机行业的发展提供了一个发展的机会。另外我国加入WTO后可将国内一部分富裕的电机生产能力转移到国外击，也是发展的一条出路。在国际市场上，电机是机电产品的重要组成部分之一，每年的贸易额约35亿美元中、小型电机行业单机出口产品主要为交流电动机、交流发电机及直流电动机。目前我国常年为出口生产的厂家达40家左右，出口的地区及国家达60多个，主要分布情况是东南亚最多，其次是欧洲及美国、日奉、加拿大等国。据中、小电机行业近80个企业调查．产品出口产量为1996年3 917．4MW，1 9 9 7年4 6 3 8MW 、1 9 9 8年4456MW。据海关统计：中、小型电机出口量为1996年3 768MW 、1997年4 532~1W、1998年6 721MW 和1999年7 O00MW。中．小型电机出门产量占当午辛年产量的10％左右，大约创汇分别为1．I4亿美元、1．56亿美元、1．85亿美元和2．2亿美元。约占世界贸易额的3％～5％，份额很小。由此可以看到中、小型电机的发展还是有很大发展空间的。 据统计，我国电机耗电占全国耗电量的60%以上，其中小型三相异步电机耗电约占35%，所以在我国开发推广高效电机是提高能源利用率的重要措施之一，也符合国际发展趋势。 我国目前已具备了生产高效电机的技术条件，但由于市场条件不够成熟，产量和市场容量都较小。1999年高效电机国内市场占有率仅2%，2000年为4.7%；2001年也只有6.5%，其中70%以上为出口。

电机行业国内外研究现状与发展趋势

WORD格式 电机行业国内外研究现状及发展趋势 1、现状 国外公司注重新产品开发，在电机的安全、噪声、电磁兼容等方面很重视。国外的先进水平主要体现在电机的可靠性高，寿命长，通用化程度高，电机效率不断提高，噪声低，重量轻，电机外形美观，绝缘等级采用F级和H级，而且也考虑电机制造成本的降低等国内虽有部分产品已达90年代初的国际水平，但相当部分的产品可靠性差，重量重，体积大和噪声大，综合水平只相当于80年代初期国际水平，其主要原因是制造工艺落后，关键材料的质量和品种不能满足要求，科研和设计工作没有跟上，科研投入少，新产品开发资金匮乏，企业技术创新能力较弱。 2、电机行业发展趋势 新型、特种电机仍将是与新原理；新结构；新材料；新工艺；新方法联系最密切；发展最活跃；也最富想象力的学科分支，并将进一步深入渗透到人类生产和生活的所有领域之中。随着人类生活品质的不断提升，绿色电机的概念已经提出并被人们所接受。虽然这个概念目前还是抽象的，但从环保角度看，低震动；低噪声；无电磁干扰；有再生利用能力以及高效率；高可靠性是一些最起码的要求，这对电机的设计制造和运行控制，尤其是原理；结构；材料；工艺等，无疑是一种新的挑战。此外，随着工业自动化的不断发展，智能化电机或智能化电力传动的概念也被越来越多的人们所认可。这种智能化包含两个方面的内容：其一是系统所具有的控制能力和学习能力，另一方面就是电机的容错运行能力，既要求研制所谓容错型电机。容错型电机的定义还不太确切，其基本要求就是以安全为前提，允许电机在故障和误操作情况下的容错运行，直至故障消除或系统自动控制恢复。这对于传统的电机运行观念，无疑也是一个严峻的挑战。 需要特别强调的是，近代科学技术，特别是计算机技术对电机学科的影响是巨大的，意义是深远的。电机的传统内涵已经发生着极大的变化，研究内容拓宽了，研究方法改进了，研究手段也丰富了。新的观念在形成，新的交叉学科在产生，老学科确实重新焕发了出了生机和魅力。近年来，围绕带电机以及其系统的各类控制设备和计算机应用软件的研制方兴未艾，并已构成电机学科新的发展方向。电机与电力电子技术的结合使得现代电力传动系统的分析必须将电机与系统以及电力电子装置揉成一个整体，由此可形成所谓的“电子电机学”。传统电机学以路（电路；磁路；热路；风路）；集中参数；均质等温体，刚体等概念分析处理电机，视电机为系统中的一个元件，若可将之称为“宏观电机学”的话，那么，从综合物理场的角度；用计算 机手段分析处理电机的理论和方法体系就可以称之为“微观电机学”。此外，在我国，“电力电子与电力传动”已经发展称为一门学科。 专业资料整理

直流电机调速电路发展、现状以及前景综述

直流电机调速电路发展、现状以及前景综述 摘要：在现代化的工业生产过程中，几乎无处不使用电力传动装置，生产工艺、产品质量的要求不断提高和产量的增长，使得越来越多的生产机械要求能实现自动调速。对可调速的电气传动系统，可分为直流调速和交流调速。直流电动机具有优良的调速特性，调速平滑、方便，易于在大X围内平滑调速，过载能力大，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无级快速起制动和反转，能满足生产过程自动化系统中各种不同的特殊运行要求，至今在金属切削机床、造纸机等需要高性能可控电力拖动的领域仍有广泛的应用，所以直流调速系统至今仍然被广泛地应用于自动控制要求较高的各种生产部门，是截止到目前为止调速系统的主要形式。 关键词：直流电机；调速系统；直流电机应用；自动控制 直流电机发展状况： 直流电动机分为有换向器和无换向器两大类。无刷直流电机是在有刷直流电机的基础上发展起来的。1831年法拉第发现了电磁感应现象，奠定了现代电机的理论基础。十九世纪四十年代研制成功了第一台直流电机，经过约七十年，直流电机才趋于成熟阶段。随着用途的扩大，对直流电机的要求也越来越高，显然，有接触的换向装置限制了有刷直流电机在许多场合的应用，为了取代有刷直流电机的那种电刷——换向器结构的机械接触装置，人们曾经对此做过长期的探索。早在1915年，美国人Langmil发明了控制栅极的水银整流器，制

成了由直流变交流的逆变装置；20世纪30年代，有人提出用离子装置实现电机的定子绕组按转子位置换接的所谓整流子电机，此种电机由于可靠性差、效率低、整个装置笨重而又复杂，故无实际意义。 科学技术的迅猛发展，带来了半导体技术的飞跃。开关型晶体管的研制成功，为创造新型电机——无刷直流电机带来了生机。 1955年美国D.Harrison等人首次申请用晶体管换向线路代替电机电刷接触的专利，这就是无刷直流电机的雏形，它由功率放大部分、信号检测部分、磁极体和晶体管开关电路等所组成。其工作原理是是：当子旋转时，在信号绕组W1或W2中感应出周期性的信号电势，此信号分别使晶体管BG1和BG2轮流导通，这样就使功率绕组W1和W2轮流馈电，即实现了换流。问题在于，首先，当转子不转时，信号绕组内不产生感应电势，晶体管无偏置，功率绕组也就无法馈电，所以这种无刷电机没有起动转距；其次，由于信号电势的前沿陡度不大，晶体管的功耗大。为了克服这些弊端，人们采用了离心装置的换向器，或在定子上放置辅助磁钢的方法来保证电机可靠的起动，但前者结构复杂，而后者尚需要附加的起动脉冲；其后，经过反复的实验和不断的实践，人们终于找到了用位置传感器和电子换向线路来代替有刷直流电机的机械换向装置，从而为无刷直流电机的发展开辟了新的途径。六十年代初期，以接近某物而动作的接近开关式位置传感器、电磁谐振式位置传感器和高频耦合式位置传感器相继问世，之后，又出现了磁电耦合式和光电式位置传感器。 半导体技术的飞速发展，使人们对1879年美国人霍尔发现的霍

2018年驱动电机行业现状及发展趋势分析报告

2018年驱动电机行业现状及发展趋势分析报告

正文目录 1. 全球驱动电机市场趋势 (4) 1.1 电动机市场情况 (5) 1.2 逆变器行业情况 (10) 2. 技术演变 (12) 2.1 电机分类 (12) 2.2 电机技术提升方向 (13) 3. 公司研究：日本电装 (15) 3.1 动力总成及新能源汽车产品业务 (15) 3.2 空调业务 (17) 3.3 主动安全业务 (18) 3.4 盈利预测 (19) 3.4 估值比较 (20) 图表目录 图表 1 燃油车的插电混、纯电动、混动车2015-2030销量（百万台） (4) 图表 2 功率重量比状况（纯电动、插电混、混动） (5) 图表 3 电机、逆变器销量（2015-2030销售收入） (6) 图表 4 BEV电机收入 (6) 图表 5 PHEV电机收入 (7) 图表 6 HEV电机收入（单位：百万美金） (7)

图表7 汽车行业产业链整合情况 (8) 图表8 PC产业链整合情况 (9) 图表9 手机产业链整合情况 (9) 图表10 2017全球电机行业分企业份额占比图 (9) 图表11 主机厂与对应电机供应商 (10) 图表12 2017全球逆变器行业分企业份额占比图 (11) 图表13 主机厂与对应逆变器供应商 (12) 图表14 主要电机、逆变器生产厂商 (14) 图表15 电装2012-2017 收入及同比增速 (16) 图表16 电装2012-2017 净利润及同比增速 (16) 图表17 全球电机市占率情况（包括其他细分） (17) 图表18 主营业务占比 (17) 图表19 2017-2021 分版块年均增速 (19) 图表20 预期利润表 (20) 图表21 各公司估18年值对比 (21)

电动机技术发展及现状、工作原理、电动机的运行维护

机电一体化毕业论文

摘要 作为机电系的一名学生，将来工作学习都会以机电为主，所以必须掌握好各种机电的专业知识。我会本着认真的态度对待专业课的学习，提高自己的专业素养.接下来我将介绍一下我对电动机发展史的认识 关键词：机电一体化电动机机械技术微电子技术

目录 绪论 --------------------------------------------------------------4 第一章我国发展机电一体化面临的形式以及对策----------------------5 一、机电一体化技术发展历程及其趋势------------------------5 二、典型机电一体化产--------------------------------------7 三、我国发展“机电一体化”面临的形式和任务----------------7 四、我国发展“机电一体化”的对策--------------------------9 第二章电动机的发展及工作原理------------------------------------11 一、电动机技术发展及现状----------------------------------11 二、电动机工作原理----------------------------------------12 三、电动机的维护------------------------------------------13. 四、结论--------------------------------------------------16 致谢---------------------------------------------------------------17 参考文献-----------------------------------------------------------18

电机在生活中的应用及发展趋势.

电机在生活中的应用 及发展趋势 姓名：张亚超 学号： 班级： 专业：机械设计与制造 日期：2012年12月27日 摘要

电机（Electric machine ），是机械能与电能之间转换装置的统称。转换是双向的，大部分应用的是电磁感应原理。由机械能转换成电能的电机，通常称做“发电机”；把电能转换成机械能的电机，被称做“电动机”。其余的还有其他的新型电机出现，比如超声波电机（应用压电效应），就不用电磁感应原理。电机在生活中的应用非常广泛，在家庭中一般属于驱动型电机。驱动用电动机可划分：电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其它通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。家用电动机主要是小功率电机，家庭中凡有转动件的，都是由电机来驱动的，如：空调室内机风扇电机、室外风扇电机、空气压缩机、室内机转页电机等。家用电器的性能与所匹配的小功率电机有着直接的关系，电机的效率、功率因数、调速范围及噪声与家电的节能环保；有着密切的关系。 关键词：电机生活应用错误!未找到引用源。 目录 弓丨言 (5) 一、常见电机的分类 (5) (1)单相感应电机 (5) (2)单相变极感应电机 (5) (3)无刷电机 (6)

(4)三相感应调频电机 (6) (5)开头磁阻电机 (6) (6)永磁同步水泵电机 (6) 二、常见家电用的电机 (7) (1).家用空调器用电机 (7) (2).空调机风扇用电机 (7) (3).电冰箱用电机 (8) (4).压缩机用电机 (8) (5).蒸发器风机用电机 (9) (6).化霜定时用电机 (9) (7) ................................................................................................................ .电动风门用电机. (9) (8).洗衣机用电机 (9) 8.1波轮式双桶洗衣机用电机 (9) 8.2全自动波轮洗衣机用电机 (10) 8.3全自动滚筒式洗衣机 (10) (9).电风扇用电机 (10) (10).微波炉用电机 (11) (11).吸尘器用电机 (12)

防爆电机现状及发展趋势

编订：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 防爆电机现状及发展趋势 Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑

文件编号：KG-AO-1943-19 防爆电机现状及发展趋势 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 防爆电机主要用于煤矿、石油天然气、石油化工和化学工业。此外，在纺织、冶金、城市煤气、交通、粮油加工、造纸、医药等部门也被广泛应用。防爆电机作为主要的动力设备，通常用于驱动泵、风机、压缩机和其他传动机械。 随着科技、生产的发展，存在爆炸危险的场所也在不断增加。例如，食用油生产过去是用传统的压榨法工艺，20世纪70年代以后，我国开始引进国外先进的浸出油工艺，但此工艺中要使用含有己烷的化学溶剂，己烷是易燃易爆物质；因此浸出油车间就成了爆炸危险场所，需要使用防爆电机和其他防爆电气产品。又如，近年来我国公路发展迅速，一大批燃油加油站出现，也给防爆电机提供了新的市场。 产品分类

1．按电机原理分 可分为防爆异步电机、防爆同步电机及防爆直流电机等。 2．按使用场所分 可分为煤矿井下用防爆电机及工厂用防爆电机。 3．按防爆原理分 可分为隔爆型电机、增安型电机、正压型电机、无火花型电机及粉尘防爆电机等。 4．按配套的主机分 可分为煤矿运输机用防爆电机、煤矿绞车用防爆电机、装岩机用防爆电机、煤矿局部扇风机用防爆电机、阀门用防爆电机、风机用防爆电机、船用防爆电机、起重冶金用防爆电机及加氢装置配套用增安型无刷励磁同步电机等。此外，还可以按额定电压、效率等技术指标来分，如高压防爆电机、高效防爆电机、高转差率防爆电机及高起动转矩防爆电机等。本文按防爆原理分类介绍。

无刷直流电动机的发展现状

. .. 无刷直流电动机的发展现状 无刷直流电动机的发展现状：无刷电动机的诞生标志是1955年美国D．Harrison等人首次申请了用晶体管换相电路代替机械电刷的专利。而电子换相的无刷直流电动机真正进入实用阶段，是在1978年的MAC经典无刷直流电动机及其驱动器的推出。之后，国际上对无刷直流电动机进行了深入的研究，先后研制成方波无刷电机和正弦波直流无刷电机。20多年以来，随着永磁新材料、微电子技术、自动控制技术以及电力电子技术特别是大功率开关器件的发展，无刷电动机得到了长足的发展。无刷直流电动机已经不是专指具有电子换相的直流电机，而是泛指具有有刷直流电动机外部特性的电子换相电机。 直流电动机以其优良的转矩特性在运动控制领域得到了广泛的应用，但普通的直流电动机由于需要机械换相和电刷，可靠性差，需要经常维护；换相时产生电磁干扰，噪声大，影响了直流电动机在控制系统中的进一步应用。为了克服机械换相带来的缺点，以电子换相取代机械换相的无刷电机应运而生。1955年美国D．Harrison等人首次申请了用晶体管换相电路代替机械电刷的专利，标志着现代无刷电动机的诞生。而电子换相的无刷直流电动机真正进入实用阶段，是在1978年的MAC经典无刷直流电动机及其驱动器的推出。之后，国际上对无刷直流电动机进行了深入的研究，先后研制成方波无刷电机和正弦波直流无刷电机。20多年以来，随着永磁新材料、微电子技术、自动控制技术以及电力电子技术特别是大功率开关器件的发展，无刷电动机得到了长足的发展。无刷直流电动机已经不是专指具有电子换相的直流电机，而是泛指具有有刷直流电动机外部特性的电子换相电机。 无刷直流电动机不仅保持了传统直流电动机良好的动、静态调速特性，且结构简单、运行可*、易于控制。其应用从最初的军事工业，向航空航天、医疗、信息、家电以及工业自动化领域迅速发展。 在结构上，与有刷直流电动机不同，无刷直流电动机的定子绕组作为电枢，励磁绕组由永磁材料所取代。按照流入电枢绕组的电流波形的不同，直流无刷电动机可分为方波直流电动机（BLDCM）和正弦波直流电动机（PMSM），BLDCM用电子换相取代了原直流电动机的机械换相，由永磁材料做转子，省去了电刷；而PMSM则是用永磁材料取代同步电动机转子中的励磁绕组，省去了励磁绕组、滑环和电刷。在相同的条件下，驱动电路要获得方波比较容易，且控制简单，因而BLDCM的应用较PMSM要广泛的多。 无刷直流电动机一般由电子换相电路、转子位置检测电路和电动机本体三部分组成，电子换相电路一般由控制部分和驱动部分组成，而对转子位置的检测一般用位置传感器来完成。工作时，控制器根据位置传感器测得的电机转子位置有序的触发驱动电路中的各个功率管，进行有序换流，以驱动直流电动机。

防爆电机行业的现状与展望

防爆电机行业地现状与展望 、行业现状 . 行业概况 目前, 防爆电机行业全国共有生产制造企业近家, 绝大多数企业不仅生产防爆电机, 同时还生产其他电机产品.其中, 防爆电机生产达到一定规模地有近家. 年, 防爆电机行业个主导企业完成防爆电机产量近万,全行业销售产值近亿元, 实现利润. 亿元.文档收集自网络，仅用于个人学习 从整体上看, 行业整体效益呈上升趋势, 全行业完成地工业总产值、产量利润等都在逐年递增.但防爆电机产品在国内市场严重供大于求地局面并没有改变, 防爆电机行业竞争仍十分激烈.文档收集自网络，仅用于个人学习 根据对防爆电机生产企业统计显示, 近年来,全行业防爆电机地生产和销售仍以隔爆型三相异步电动机为主. . 存在问题 ( ) 防爆电机产品种类单一、结构不合理近年来, 防爆电机科技水平地提高促进了防爆电机产品地发展.国外防爆电机种类很多, 除高低压隔爆型、增安型电机外, 还有无火花型、正文档收集自网络，仅用于个人学习 压型电机、变速防爆电机、空冷和水冷防爆电机,还有一些高新技术地防爆电机产品, 例如: 变频调速防爆电机、高速( 以上) 防爆电机和区场所用特殊防爆电机.对于不同地危险场所选用不同类型地防爆电机.而我国目前却不是这样, 从近年来行业产品统计情况来看, 隔爆型电机地产量占据整个防爆电机市场地, 增安型占左右, 正压型、无火花型和粉尘防爆电机产量很小, 这与用户需要发展各种专用防爆电机产品地状况很不相适应, 造成这种产品种类单一、结构不合理地主要原因是:文档收集自网络，仅用于个人学习 历史原因 我国防爆电机发展始于年代.当时防爆电机地种类仅为隔爆型.在计划经济体制下, 几十年来, 防爆电机地发展主要集中在对隔爆型电机地开发使用方面.以隔爆型代替其他类型防爆电机地使用非常普遍, 在一定程度上抑制了其他类型地防爆电机地发展.文档收集自网络，仅用于个人学习 ) 防爆知识宣传不够, 对安全地认识有误区生产企业对用户在防爆知识和防爆电气产品地安全方面宣传不够, 而且对防爆电气产品地防爆安全解释欠科学, 造成用户误认为选用隔爆型最安全, 增安型、无火花型都比隔爆型地防爆安全性低.忽视了在不同危险场所区域选用防爆产品类型地科学和经济适应性, 这是造成我国防爆电机产品类型构成不合理地重要原因.文档收集自网络，仅用于个人学习 ) 增安型电机地保护装置过去长期未能很好解决, 在某种程度上是影响增安型电机广泛进入市场地重要原因.近年来, 这个问题已经解决,但用户认识接受增安型、无火花型电机还需要有一个过程.文档收集自网络，仅用于个人学习 ( ) 原材料价格上涨, 行业利润微薄 近年来, 防爆电机行业总体生产经营形势较好, 市场需求总量地增加推动各个企业开足马力生产, 加快扩大规模.但由于电机行业主要原材料如钢材、铜材等在上年高价位地基础上仍不断上涨且货源紧缺, 导致制造成本大幅度提高, 使得新增经济效益未能与新增产量同比提高.特别是一些小企业不顾行业利益、以次充好、低价竞争,使行业利润大量流失.文档收集自网络，仅用于个人学习 ( ) 企业数量猛增, 产品质量良莠不齐 近年来, 受国民经济迅速发展地带动、防爆电机发展也很快, 行业中像南阳防爆集团、佳木斯电机公司等一些行业骨干企业, 以其先进地技术装备和严格地科学管理, 生产出一流地防

中国电机行业发展状况分析

中国电机行业发展状况分析 1、行业发展历史 世界电机工业从1831年英国M.法拉第造出第一台手摇圆盘直流发电机起,迄今已有180年的历史。中国电机马达工业从1905年天津教学品制造所制作的威姆爱斯特发电机等电学、磁学类教具起,距今也逾百年历程。 新中国成立之前,我国的电机制造行业在工艺装备、技术水平、产品档次、生产能力等各方面与当时的国际水平有很大差距。上海有钱镛记、华生、华成等电器工厂,当时生产的电机,最大功率只有200到300千瓦。但也为新中国电机工业的发展积蓄了一定的产业基础。 新中国成立60多年来,我国电机工业从小到大、从弱变强、从落后走向先进,经历了依靠进口、依靠技术引进、技术吸收再创新、自主开发等不同的阶段。新中国成立之初,国民经济初步得到恢复以后,第一个五年计划期间的“156项工程”其中就有一批电机工业项目。随着发电装备、输变电设备制造业快速发展,也带动了整体电机制造行业的发展。 目前,我国电机行业已经形成了一整套完整的业务体系,产品的品种、规格、性能和产量都已基本满足我国国民经济的发展需要。我国中小型电动机保有量已经达到16亿千瓦,成为世界上最大的中小型电动机生产、使用和出口大国。 2、行业增长率 近十年,电机行业从小到大,整体上呈现增长的趋势。交流电机占整个电机行业产量的绝大部分,交流电机的发展水平和增长速度基本可以代表整个电机行业的发展水平和增长速度。 (1)电机行业增长率 据国家统计局的相关资料,2001-2013年期间我国交流电动机总产量从6,263.27万千瓦/年提高到27,914.60万千瓦/年,年复合增长率为13.26%。2008年下半年至2009年,受国际金融危机影响,电机的实物量指标和效益指标同比前期有所下降。2012年度,在全球经济低速增长态势下,国内经济继续面临经济增速放缓与通胀加剧的双重压力,以及总需求不足、产能相对过剩等因素的影响,给电机行业带来一定程度的冲击。2012年下半年国家虽实施一系列“稳增长”措施,但政策有一定滞后性,反映到大中型电机生产企业经济增速上仍需一定时间。 2012年同比2011年交流电动机产量增加502.35万千瓦,增幅1.99%。2013年同比2012年交流电动机产量增加2,223.4万千瓦,增幅8.65

简述电动机电气控制技术的现状与未来

简述电动机电气控制技术的现状与未来 电气控制技术的出现，是人类社会文明不断进步的体现。电气控制技术所包含的理论内容比较广泛，包括电气原理、自动化系统、网络技术等。随着科学技术的发展，电气控制技术也必将朝着越来越简单的方向发展，要想得到更加广泛的应用，那么操作系统就不能太过复杂。本文对相关技术的发展进行梳理，以期为今后的发展提供一些参考。 标签：电动机；电气控制；现状与未来 伴随着科学技术的更新和发展，为新工艺的出现提供了技术支持，继而为电气控制技术的进一步发展提供了有力的保障，特别是互联网的应用更加快了电气控制技术的发展。 一、电气控制技术的应用现状 采用一定的科学技术或手段，将电和气两个方面进行综合的技术就是电气控制技术。电气控制技术的研究对象主要是各种不同的电动机，通过一定的科学方法使得生产过程实现自动化。科学技术的不断发展，为电气控制技术的发展提供了源动力。目前，电气控制技术已经实现了自动化、智能化和信息化。但是，和国外的电气控制技术相比，我国的电气自动化技术发展水平相对较弱，特别是在电气智能技术的发展方面，尽管已经迈上了新台阶，但是电气智能水平还不够。 当然，在电气控制技术实际应用中，仍然会存在缺陷。正是存在这样的现实情况，我国要想突破电气控制技术的发展瓶颈，就必须学习国外先进技术。同时，对自身的工作理念进行创新，在总结经验和加强训练的过程中，及时发现问题、分析问题和解决问题。 二、电气控制技术的发展阶段 （一）手动操作发展到自动化操作 从电气控制手动化发展到自动化的过程，是电气控制技术发展的初始时期。电气控制从诞生开始经历了手动化、半自动化和自动化的过程，而且每个过程的转变都伴随着社会经济和科学技术的发展。在这一时期，电气控制技术的发展主要表现为控制手段和设备的自动化，并且这种改变给社会带来的变革是深刻的，不仅最大程度的释放了人力，还对人力资源的配置进行了不断优化。 （二）简单化发展到智能化 在电气控制技术的简单化阶段，要实现自动化仍然要依靠外在人力实施辅助作用，因而出现失误的次数大大增加。事实上，在手动操作的过程中，失误难以避免。为了减少失误，人们对更先进的电气控制技术进行了不懈研究，而电气控

防爆电机行业的现状与展望

防爆电机行业的现状与展望 1、行业现状 1. 1行业概况 目前, 防爆电机行业全国共有生产制造企业近100 家, 绝大多数企业不仅生产防爆电机, 同时还生产其他电机产品。其中, 防爆电机生产达到一定规模的有近20 家。2004 年, 防爆电机行业35 个主导企业完成防爆电机产量近300 万kW,全行业销售产值近50 亿元, 实现利润3. 5 亿元。 从整体上看, 行业整体效益呈上升趋势, 全行业完成的工业总产值、产量利润等都在逐年递增。但防爆电机产品在国内市场严重供大于求的局面并没有改变, 防爆电机行业竞争仍十分激烈。 根据对防爆电机生产企业统计显示, 近年来,全行业防爆电机的生产和销售仍以隔爆型三相异步电动机为主。 1. 2存在问题 ( 1) 防爆电机产品种类单一、结构不合理近年来, 防爆电机科技水平的提高促进了防爆电机产品的发展。国外防爆电机种类很多, 除高低压隔爆型、增安型电机外, 还有无火花型、正 压型电机、变速防爆电机、空冷和水冷防爆电机,还有一些高新技术的防爆电机产品, 例如: 变频调速防爆电机、高速( 8 000 r/ min 以上) 防爆电机和0 区场所用特殊防爆电机。对于不同的危

险场所选用不同类型的防爆电机。而我国目前却不是这样, 从近年来行业产品统计情况来看, 隔爆型电机的产量占据整个防爆电机市场的86%, 增安型占9% 左右, 正压型、无火花型和粉尘防爆电机产量很小, 这与用户需要发展各种专用防爆电机产品的状况很不相适应, 造成这种产品种类单一、结构不合理的主要原因是: a)历史原因 我国防爆电机发展始于50 年代。当时防爆电机的种类仅为隔爆型。在计划经济体制下, 几十年来, 防爆电机的发展主要集中在对隔爆型电机的开发使用方面。以隔爆型代替其他类型防爆电机的使用非常普遍, 在一定程度上抑制了其他类型的防爆电机的发展。 b) 防爆知识宣传不够, 对安全的认识有误区生产企业对用户在防爆知识和防爆电气产品的安全方面宣传不够, 而且对防爆电气产品的防爆安全解释欠科学, 造成用户误认为选用隔爆型最安全, 增安型、无火花型都比隔爆型的防爆安全性低。忽视了在不同危险场所区域选用防爆产品类型的科学和经济适应性, 这是造成我国防爆电机产品类型构成不合理的重要原因。 c) 增安型电机的保护装置过去长期未能很好解决, 在某种程度上是影响增安型电机广泛进入市场的重要原因。近年来, 这个问题已经解决,但用户认识接受增安型、无火花型电机还需要有一

(完整word版)直流调速系统研究背景意义及国内外现状

直流调速系统研究背景意义及国内外现状 1 研究的背景及意义 2 直流调速系统国内外研究现状 1 研究的背景及意义电气传动技术以电动机控制为控制对象,以微电子装置为核心,以电力电子功率变换装置为执行机构,在自动控制理论指导下组成电气传动控制系统。因电机种类的不同分为直流电动机传动(简称直流传动)、交流电动机传动(简称交流传动)、步进电机传动(简称步进传动)、伺服电动机传动(简称伺服传动)等等。众所周知,与交流调速系统相比,由于直流调速系统的调速精度高,调速范围广,变流装置控制简单,长期以来在调速传动中占统治地位。在要求调速性能较高的场合,一般都采用直流电气传动。目前,通过对电动机的控制,将电能转换为机械能进而控制工作机械按给定的运动规律运行且使之满足特定要求的新型电气传动自动化技术已广泛应用于国民经济的各个领域。三十多年来,直流电机传动经历了重大的变革。首先实现了整流器的更新换代,以晶闸管整流装置取代了习用已久的直流发电机电动机组及水银整流装置使直流电气传动完成了一次大的跃进。同时,控制电路已经实现高集成化、小型化、高可靠性及低成本。以上技术的应用,使直流调速系统的性能指标大幅提高,应用范围不断扩大。直流调速技术不断发展,走向成熟化、完善化、系列化、标准化,在可逆脉宽调速、高精度的电气传动领域中仍然难以替代。由于直流电气传动技术的研究和应用已达到比较成熟的地步,应用相当普遍,尤其是全数字直流系统的出现,更提高了直流调速系统的精度及可靠性。所以,今后一个阶段在调速要求较高的场合,如轧钢厂、海上钻井平台等,直流调速仍然处于主要地位。早期直流传动的控制系统采用模拟分离器件构成,由于模拟器件有其固有的缺点,如存在温漂、零漂电压,构成系统的器件较多,使得模拟直流传动系统的控制精度及可靠性较低。随着计算机控制技术的发展,直流传动系统已经广泛使用微机,实现了全数字化控制。由于微机以数字信号工作,控制手段灵活方便,抗干扰能力强。所以,全数字直流调速控制精度和可靠性比模拟直流调速系统大大提高。而且通过系统总线全数字化控制系统,能与管理计算机、过程计算机、远程电控装置进行交换,实现生产过程的自动化分级控制。所以,直流传动控制采用微机实现全数字化,使直流调速系统进入一个崭新的阶段。 2 直流调速系统国内外研究现状电力电子技术是电机控制技术发展的最重要的助推器,电力电机技术的迅猛发展,促使了电机控制技术水平有了突破性的提高。从20世纪60年代第一代电力电子器件-晶闸管(SCR)发明至今,已经历了第二代有自关断能力的电力电子器件-GTR、GTO、MOSFET,第三代复合场控器件-IGBT、MCT等,如今正蓬勃发展的第四代产品-功率集成电路(PIC)。每一代的电力电子元件也未停顿, 多年来其结构、工艺不断改进,性能有了飞速提高,在不同应用领域它们在互相竞争,新的应用不断出现。同时电机控制技术的发展得力于微电子技术、电力电子技术、传感器技术、永磁材料技术、自动控制技术和微机应用技术的最新发展成就。正是这些技术的进步使电动机控制技术在近二十多年内发生了天翻地覆的变化。早期直流传动的控制器由模拟分??????器件构成,由于模拟器件有其固有的缺点,如存在温漂、零漂电压,构成系统的器件较多,使得模拟直流传动系统的控制精度及可靠性较低。20世纪70年代以来,利用单片机作为控制器开始在电机控制系统中被广泛使用,如A T89C51等。在单片机控制系统中,单片机作为系统控制的核心,主要用来完成一些算法,同时还要处理一些输入/输出、显示任务等, 单片机的使用使电动机控制系统的性能得到了很大提高。微机,出现于20 世纪70 年代,随着大规模及超大规模集成电路制造工艺的迅速发展,微机的性能越来越高,价格越来越便宜。此外,电力电子的发展,使得大功率电子器件的性能迅速提高。因此就有可能比较普遍地应用微机来控制电机,完成各种新颖的、高性能的控制策略,使电机的各种潜在能力得到充分的发挥,使电机的性能更符合使用要求,还可以制造出各种便于控制的新型电机,使电机出现新的面貌。比较简单的电机微