电机控制应用场景与发展趋势
电机控制是指，对电机的启动、加速、运转、减速及停止进行的控制，根据不同电机的类型及电机的使用场合有不同的要求及目的，对于电动机，通过电机控制，达到电机快速启动、快速响应、高效率、高转矩输出及高过载能力的目的。
行业发展到现在，要求把效率提得更高，这时候对马达的控制或驱动要求的精度就会高。据李志林介绍，原来我们很多家用产品，像空调、风扇或家里所有电器的风机，要么就是不用，要么就是全速运转，这种耗能驱动是粗放型的驱动。现在要求我们的控制要更精密，更节约能源，因为行业到了电机必须提升效率的转折点。
关于马达控制，目标就是提高效率。有了更优异的性能，在负载发生变化的时候，马达的响应提高了，能耗就能降下来。在便携式应用里，电池的使用寿命会更长，还会有更紧凑的外形设计和更少的能耗。
李志林表示，TI正尝试通过嵌入式智能技术控制功能来提高效率，有几种方法：
1、增加电机的控制算法。
2、采用数字速度及转矩控制环路，把原来粗放型控制的精度再提高。用智能模式还可以节约成本，加速产品上市的进程。
电机行业的趋势是无刷DC马达
谈及电机的技术趋势，李志林介绍到有刷DC马达是目前为止用的最好的电机，它的好处是控制起来非常简单，转子的转动惯量比较小。它将电刷固定在定子上，有两个探刷，让它接触转子上分成不同区域的转子上的线圈接线。这种架构有个不好的地方，它的电刷在每次换向的时候与转子换向器接触的时候会打滑，因为它有时候会绝缘，有时候会接触，会有火花。同时探刷与换向片会有摩擦，会有火花，所以有些应用是不能用的，它控制的精度比较有限。
而无刷的DC马达把永磁体在转子上，绕组在定子上，因此该电机没有电刷或转向器，这是目前应用最多，也是未来家电应用的趋势。
电机能源效率水平的提高对于能源节约、环境保护具有重要意义，各国纷纷制定了电机能效标准，并颁布法令强制执行。从长期发展趋势来看，低效、耗能的普通电机将逐步被环保、节能的高效电机所取代。
TI的电机发展方向
关于TI在电机方面未来的发展方向，李志林介绍会朝以下几个方向走：
1、嵌入式控制，比如无刷马达转的时候，我们会对转向，相位的侦测，有刷马达是通过探刷换相的，TRBC没有传感器，这时候侦测和控制功能都放在我们芯片内部。
2、有很先进的控制算法，我们在全球有一个部门专门做这个算法。最近马达控制领域有一个最好的转接算法FOC，在我们16位单片机里已经移入了FOC算法，我们叫精简指令的FOC 算法。
3、数字控制环路。做数字控制环路有个好处，原来有个模拟器件需要去调试和改变一些参数，可能会改变一些电阻电容的组织，现在我们采用数字控制模式，就直接用软件改参数就可以了，这样客户的产品运行的时间会更快。
4、更高的集成度，有很多外围控制，把电流环路检测部分也放在芯片里，会把一些隔离电路放在里面，所以我们的集成度会更高。
5、我们马达的精确度、线性度更高，比如我们要往256细分，或者半流，马达在运行过程中是全电流运行，但在减少运行或不运行时把电流降下来。
现代控制理论与电机控制 刘北 070301071 电气工程及其自动化0703班 现代控制理论在电机控制中的具体应用： 自70年代异步电动机矢量变换控制方法提出，至今已获得了迅猛的发展。这种理论的主要思想是将异步电动机模拟成直流机，通过坐标变换的方法，分别控制励磁电流分量与转矩电流分量，从而获得与直流电动机一样良好的动态调速特性。这种控制方法现已较成熟，已经产品化，且产品质量较稳定。因为这种方法采用了坐标变换，所以对控制器的运算速度、处理能力等性能要求较高。近年来，围绕着矢量变换控制的缺陷，如系统结构复杂、非线性和电机参数变化影响系统性能等等问题，国内、外学者进行了大量的研究。伴随着推进矢量控制、直接转矩控制和无传感器控制技术进一步向前发展的是人工智能控制，这是电机现代控制技术的前沿性课题，已取得阶段性的研究成果，并正在逐步实用化。 矢量控制和直接转矩控制技术的一个新的发展方向是直接驱动技术，这种零方式消除了传统机械传动链带来的一系列不良影响，极大地提高了系统的快速响应能力和运动精度。但是，这种机械上的简化，导致了电机控制上的难度。为此，需要电机控制技术的进一步提高和创新。这正是电机现代控制技术有待深入研究和具有广阔开发前景的新领域。 电机的现代控制技术与先进制造装备息息相关，已在为先进制造技术的重要研究领域之一，国内很多学者和科技人员正在从事这方面的研究和开发。 一、三相感应电动机的矢量控制 1、 定、转子磁动势矢量 三相感应电动机是机电能量转换装置，这种的物理基础是电磁间的相互作用或者磁场能量的变化。因此，磁场是机电能量转换的媒介，是非常重要的物理量。为此，对各种电动机都要了解磁场在电动机空间内的分布情况。感应电动机内磁场是由定、转子三相绕组的磁动势产生的，首先要确定电动机内磁动势的分布情况。对定子三相绕组而言，当通以三相电流A i 、B i 、C i 时，分别产生沿着各自绕组轴线脉动的空间磁动势波，取其基波并记为A f 、B f 、C f ，显然它们都是空间矢量。对于分布和短矩绕组，定义正向电流产生的空间磁动势波基波的轴线为该相绕组的轴线，亦即A f 、B f 、C f 是以ABC 为轴线沿圆周正弦分布的空间矢量，各自的幅值是变化的，取决于相电流的瞬时值，即有
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。
作业4 1、 一台3相反应式步进电动机，步距角θs=3°/1.5°,已知它的最大静转矩 Tmax=0.685N ·m ，转动部分的转动惯量J=1.725×10-5kg ·m 2，试求该电动机的自由振荡频率和周期。 ()()s f T Hz J T Z f mac r 005.02011120110725.1685.04021210050====??== -ππ 2、 简述步进电动机加减速控制的原理和编程方法。 原理：步进电机驱动执行机构从一个位置向另一个位置移动时，要经历升速、恒速和减速过程。当步进电机的运行频率低于其本身起动频率时，可以用运行频率直接起动并以此频率运行，需要停止时，可从运行频率直接降到零速。当步进电机运行频率fb>fa （有载起动时的起动频率）时，若直接用fb 频率起动会造成步进电机失步甚至堵转。同样在fb 频率下突然停止时，由于惯性作用，步进电机会发生过冲，影响定位精度。如果非常缓慢的升降速，步进电机虽然不会产生失步和过冲现象，但影响了执行机构的工作效率。所以对步进电机加减速要保证在不失步和过冲前提下，用最快的速度（或最短的时间）移动到指定位置。 编程方法：对步进电机的正向走步控制，就是对通电状态计数器进行加一运算。而速度控制，则是通过不断改变定时器装载的初值来实现。整个应用软件由主程序和定时器中断服务程序构成。 3、 简述下图的原理和功能作用如图 控制信号高压控制 回路 低压控制 回路高压电源 低压电源 步进电动机M VT 1VT 1 电流检测
上图为高、低压切换型电源。步进电机的每一项控制绕组需要有两只功率元件串联，它们分别由高压和低压两种不同的电源供电。在通电起始阶段VT1、VT2同时导通，高压控制回路是高压供电，此时低压电源旁的二极管截止阻断低压电源，加速电流的上升速度，改善电流波形的前沿，提高转矩。高压供电停止VT1截止，低压电源旁的二极管导通低压电源供电，图右边的二极管构成续流回路。这种电源效率较高，启动和运行频率也比单一电压型电源要高，但需高、低压两种电源。
电机控制应用场景与发展趋势 电机控制是指，对电机的启动、加速、运转、减速及停止进行的控制，根据不同电机的类型及电机的使用场合有不同的要求及目的，对于电动机，通过电机控制，达到电机快速启动、快速响应、高效率、高转矩输出及高过载能力的目的。 行业发展到现在，要求把效率提得更高，这时候对马达的控制或驱动要求的精度就会高。据李志林介绍，原来我们很多家用产品，像空调、风扇或家里所有电器的风机，要么就是不用，要么就是全速运转，这种耗能驱动是粗放型的驱动。现在要求我们的控制要更精密，更节约能源，因为行业到了电机必须提升效率的转折点。 关于马达控制，目标就是提高效率。有了更优异的性能，在负载发生变化的时候，马达的响应提高了，能耗就能降下来。在便携式应用里，电池的使用寿命会更长，还会有更紧凑的外形设计和更少的能耗。 李志林表示，TI正尝试通过嵌入式智能技术控制功能来提高效率，有几种方法： 1、增加电机的控制算法。 2、采用数字速度及转矩控制环路，把原来粗放型控制的精度再提高。用智能模式还可以节约成本，加速产品上市的进程。 电机行业的趋势是无刷DC马达 谈及电机的技术趋势，李志林介绍到有刷DC马达是目前为止用的最好的电机，它的好处是控制起来非常简单，转子的转动惯量比较小。它将电刷固定在定子上，有两个探刷，让它接触转子上分成不同区域的转子上的线圈接线。这种架构有个不好的地方，它的电刷在每次换向的时候与转子换向器接触的时候会打滑，因为它有时候会绝缘，有时候会接触，会有火花。同时探刷与换向片会有摩擦，会有火花，所以有些应用是不能用的，它控制的精度比较有限。 而无刷的DC马达把永磁体在转子上，绕组在定子上，因此该电机没有电刷或转向器，这是目前应用最多，也是未来家电应用的趋势。 电机能源效率水平的提高对于能源节约、环境保护具有重要意义，各国纷纷制定了电机能效标准，并颁布法令强制执行。从长期发展趋势来看，低效、耗能的普通电机将逐步被环保、节能的高效电机所取代。 TI的电机发展方向 关于TI在电机方面未来的发展方向，李志林介绍会朝以下几个方向走： 1、嵌入式控制，比如无刷马达转的时候，我们会对转向，相位的侦测，有刷马达是通过探刷换相的，TRBC没有传感器，这时候侦测和控制功能都放在我们芯片内部。
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
文献检索 径向磁通开关磁阻电机的发展历史及趋势 姓名 学号825 所在学院电气与电子工程学院 专业班级12电气7班 日期2014年12月26日
一、开关磁阻电机发展简介 开关磁阻电机是80年代初随着电力电子、微电脑和控制技术的迅猛发展而发展起来的一种新型调速驱动系统，具有结构简单、运行可靠及效率高等突出特点，成为交流电机调速系统、直流电机调速系统和无刷直流电机调速系统的强有力的竞争者，引起各国学者和企业界的广泛关注。跨国电机公司Emerson电气公司还将开关磁阻电机视为其下世纪调速驱动系统的新的技术、经济增长点。目前开关磁阻电机已广泛或开始应用于工业、航空业和家用电器等各个领域。 1970年，英国Leeds大学步进电机研究小组首创一个开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor, SRM）雏形，这是关于开关磁阻电机最早的研究。1972年，进一步对带半导体开关的小功率电动机（10w～1kw）进行了研究。到了1975年有了实质性的进展，并一直发展到可以为50kw的电瓶汽车提供装置。1980年在英国成立了开关磁阻电机驱动装置有限公司（SRD Ltd.），专门进行SRD系统的研究、开发和设计。1983年英国（SRD Ltd.）首先推出了SRD系列产品，该产品命名为OULTON。1984年TASC驱动系统公司也推出了他们的产品。另外SRD Ltd. 研制了一种适用于有轨电车的驱动系统，到1986年已运行500km。该产品的出现，在电气传动界引起不小的反响。在很多性能指标上达到了出人意料的高水平，整个系统的综合性能价格指标达到或超过了工业中长期广泛应用的一些变速传动系统。 从上世纪90年代国际会议的上有关SRD系统的文章来看，对SRD系统的研究工作已经从论证它的优点、开发应用阶段进入到设计理论、优化设计研究阶段。对SR电机、控制器、功率变换器等的运行理论、优化设计、结构形式等方面进行了更加深入的研究。 二、开关磁阻电机的分类 按气隙磁通方向分类方法将开关磁阻电机分为两类：径向磁通开关磁阻电机和横向磁通开关磁阻电机。这里，着重分析径向磁通开关磁阻电机。 1、径向气隙磁通 发电机依靠转子对定子的相对运动来发电，在定子与转子之间的间隙称为气隙。在传统电机结构中，定子在外围，转子在中间旋转，见图1右图，定子与转
解析DSP在电机控制系统中的应用 发表时间：2018-09-10T16:59:49.327Z 来源：《基层建设》2018年第20期作者：卢曙兵1 陈洁平2 [导读] 摘要：电机控制系统广泛地应用于机械、冶金、军工等行业，近年来，随着微电子技术的发展，微机和数字控制处理芯片的运算能力以及可靠性大幅度提高，控制系统逐渐发展为以单片机为核心的全数字化控制系统。 1.身份证号码：4210231984060XXXX 510760； 2.身份证号码44023319870614XXXX 510760 摘要：电机控制系统广泛地应用于机械、冶金、军工等行业，近年来，随着微电子技术的发展，微机和数字控制处理芯片的运算能力以及可靠性大幅度提高，控制系统逐渐发展为以单片机为核心的全数字化控制系统。数字信号处理器（DSP）芯片的交流电机控制系统比较复杂，存储数据量大，实时处理能力强。因而在电机控制系统中得到了较为广泛的应用。 关键词：DSP；电机控制系统；应用 1.DSP的工作原理及特点 DSP（digital signal processor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号，再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片，其有着强大的数据处理能力和高运行速度。 2.电机DSP控制系统的优越性 2.1 DSP采用哈佛结构或者是改进的哈佛结构，使数据和程序相互独立的总线结构提高了计算能力。因此可以实现比较复杂的控制规律，如智能控制、优化控制等，将现代算法和控制理论的应用得以体现。 2.2简化了电机控制器的硬件设计难度，降低了整体的重量，缩小了体积，降低了能耗。 2.3 DSP芯片内部设计，在一定程度上为元器件的可靠性和稳定性提供了保证，从而会使整个系统的可靠性得到提高。 2.4通过DSP控制系统，使得软件的灵活性和硬件的统一性得到了有机的结合，DSP电机控制电路可以统一，如DSP控制三相逆变器驱动相应的感应电机、无刷直流电机、永磁同步电机或用改进后的逆变器驱动直流电机等，它们的硬件电路的结构大致相同，我们只需要针对不同的电机，编写和设计出不同的控制规律即可，进而使得系统的灵活性大大提高。 3.基于DSP的电机控制方式 3.1单DSP系统 目前利用DSP来实现复杂控制算法的应用很多。如无速度传感器的矢量控制、直接转矩控制等。它采用基于DSP的矢量控制方法来控制交流异步电机。其原理是利用坐标变换将电机的三相坐标等效为两相系统，经过按转子磁场定向的旋转变换实现对定子电流励磁分量与转矩分量之间的解藕，达到分别控制交流电机磁链和电流的目的。系统充分利用了DSP的高速运算能力和丰富的外设资源，实验结果表明系统精度高，动态响应快。 3.2双DSP系统 双PWM控制系统分别对整流和逆变器采用PWM控制，但电机采用的是恒压频比控制，可进一步改进。其一用于控制整流逆变器，另一个采用直接转矩的方法控制电机将有更快的响应速度，更高的精度。二者之间可以SCI通讯端口连接。这样减小了谐波污染，提高了变频器的控制性能。 1.3 DSP与PC组合系统 双DSP控制的双PWM控制系统是以光盘机高速数字伺服控制应用为目标的通用系统。DSP作为系统的快速处理的执行者，以尽量快的速度完成算法的实现。它由PC、高性能DSP、64K字的程序存储器和64K字的数据存储器组成。采用共享存储器的方式构成PC-DSP多处理器系统。系统不仅提供了一个完整的硬件环境，以实时运行一个真正的数字控制，而且实现各种先进的控制规律，如在设计控制器由于系统的高速数字控制能力，通过S域的变换，模拟控制器也能在其上应用、重构和评价。 4.DSP在电机控制系统中的具体应用 4.1基于DSP的电机控制系统串行通信设计 在电机控制系统中。通过上位机客户端设置电机的运行参数，并且被控电机将各种运行状态信息实时地传给远程控制端客户。采用串行通信设计的电机控制系统连线少，成本低，简单可靠，得到广泛应用。韩芝侠等分析数字信号处理芯片TMS320LF2407A DSP串行外设接口SPI和串行通信接口SCI模块。他们通过SCI串行通讯接口连接DSP控制器与PC机，控制人员使用数码显示驱动电路确定电机的转速、温度等信息，利用SPI同步串行口来实现了DSP与外围设备的通信。该电机控制系统，系统软件及通讯协议设计通过初始化设置所需操作参数，设置发送和接收波特率及中断方式等。 4.2基于DSP的多电机控制系统 在生产和制造过程中经常会遇到多电机控制问题，采用“一对一”方式的DSP控制器、逆变器和电机的方式增加了系统成本和复杂性，降低了系统的稳定性和可靠性。贺洪江等针对这一问题，提出一种基于DSP的多电机控制系统的设计，通过SVPWM方法实现对2台电机的变频调速控制，使用1片DSP芯片实现了对2台异步电机的控制，并给出了系统主要硬件电路和软件的实现方法。该系统以DSP芯片为核心，通过外部电路协调控制2台电机。电压、电流及电机转速信号经DSP通过调速控制算法转变为控制信号，传送至逆变器控制电机转速，实现了对两台电机的启动/停止、转向和调速等控制，也能实现过流保护、过压保护、欠压保护等功能。此外，该设计方案的控制系统降低了硬件成本，显著提高了系统的可靠性，具有良好的使用价值与应用前景。 4.3基于DSP的平面电机控制系统设计 平面电机由一个齿状结构的定子和一个带位置传感器的动子组成，具有结构简单、速度高、稳定性强、控制精度高等特点，还有偏航控制、自动校正、误差补偿、停滞检测等独特功能。李晓飞等设计了基于DSP的平面电机控制系统。其控制系统由平面电机、控制器模块、位置反馈模块、电源模块、驱动模块以及人机交互界面组成，采用高集成度的运动卡实现平面电机三自由度同步控制，完成采集电流信号、AD校正参考电压、位置信号、输出PMW信号、数字滤波、位置伺候控制等。该系统的控制软件由DSP实现，具备远点归位、主轴控制、状态管理、状态采集等功能。平面电机易以Y轴点对点方式运动进行精度测试，系统运行稳定，达到系统各项指标。该设计系统采用一
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)
我国微电机的发展史 我国微电机行业创建于20世纪50年代末期，从为满足国防武器装备需要开始，经历了仿制、自行设计和研究开发的阶段，至今已有40余年的发展历史，已形成产品开发、规模化生产和关键零部件、关键材料、专用制造设备、测试仪器配套的完整的工业体系。据统计，我国微特电机生产及配套厂家在1000家以上，从业人员超过10万人，工业总产值超过100亿元。微特电机行业已成为国民经济和国防现代化建设中不可缺少的一个基础产品工业。 自20世纪80年代以来，微特电机的国内需求在不断增长。我国已引进50余条生产线，实现25个大类、60个系列、400 个品种、2000个规格微特电机大批量、规模化生产。主要产品是有刷永磁直流电动机、小功率交流电动机、交直流串激电动机、罩极电动机、步进电动机、振动电机（手机用）等。1999年我国微特电机产量约30亿台，其中民营和国企的产量约2.5亿台，独资企业的产量约12亿台，香港地区的产量约14亿台（德昌公司12亿台），台湾地区的产量约1.8亿台。2000年生产量约39亿台，占全球总产量的60％。技术含量高的微特电机，如精密无刷电动机、高速同步电动机、高精度步进电动机、片状绕组无刷电动机、高性能伺服电动机以及新原理新结构超声波电动机国内尚未形成商品化或批量生产能力。所以国内对高精密微特电机还依赖进口。据海关统计，1995－2000年年均用汇增长26.9％，2001年虽然增幅降至14.81％，还达11.97亿美元。 我国自1995年至2000年微特电机出口年均创汇增长18.6％，2001年比2000年减少6.02％。受美国“9.11”事件的影响，美国、日本经济受到严重挫折全球经济不景气，是2001年出口减少的主要因素。2001年出口创汇在5000万美元的企业有6家。青岛三美电机有限公司14134万美元，天津三美电机有限公司12450万美元，珠海三美电机有限公司10803 万美元，东芝华强三洋马达有限公司9955万美元，万宝至马达大连有限公司9690万美元，珠海松下马达有限公司8082万美元，三协精机（福建）有限公司7271万美元。 丽水是国内工业微电机和家用缝纫机马达生产中心，年产100万台电机和50多万套马达。近年来，通过产业的改造和提升，丽水微电机在技术和产品结构上确立了新的比较优势，把竞争对手瞄准日本的“兄弟”，“松下”、“三菱”等知名企业，把目标市场转向长期被日本和台湾厂商垄断的欧美市场。丽水的几家微电机龙头企业相继投巨资搞技改，陆续推出高技术含量的新产品，提升产品档次。“方正电机”与浙江大学联合开发成功变频调速交流伺服机电，不仅填补了国内空白，技术性能指标达到国际先进水平，迅速占领了欧美市场。目前，“方正电机”等3个龙头企业的产量占了丽水微电机总产量的90％。每年“龙头”后面都连接着100多家配件加工企业，形成了长长的“产业链”，据不完全统计，除丽水本地外，丽水微电机在外地的联营配件厂还有200多家。 我国多年来由于重视制造技术提高与改造，特别是引进了先进技术和设备，微电机行业目前已经初步具备了现代化大规模生产的特点，主要集中在家用电器用交流单相电动机和直流有刷电动机。估计国内市场用于电风扇、洗衣机、冰箱、空调和小家电产品等家用电器的交、直流微型电动机年产量约2亿台；用于各种影音装置，激光视盘机等方面的有刷直流电动机年产量约2.5亿台；用于汽车电器的直流微电机约6000万台；用于计算机及外围设备的有刷和无刷直流电机超过1亿台。上述用途电机产量约占中国微电机市场总需求量的60%。另一方面，高档精度微电机，如无刷直流电动机、步进电动机、无磁芯电动机、盘式绕组电动机等需求急剧增加。此外，汽车、医疗器械与仪器仪表、照相机、玩具等产业对微电机的需求也在逐年增加，但与其他用途产品比较，增加速度较慢。 虽然中国成为微电机生产大国，但是技术水平与工业发达国家相比，仍有较大差距。中国微电机产量约占世界总产量的60％以上，但是民营企业产品档次低，独资企业的产品虽属于中
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 课程学术报告 课程名称：电机与电器学科最新发展动态设计题目：电机驱动技术的发展现状及前 景展望 姓名：王胤燊 学号：11S006014 指导教师：梁维燕院士邹继斌教授 杨贵杰教授翟国富教授时间：2012.7.10 哈尔滨工业大学
电机驱动技术的发展现状及前景展望 王胤燊 （哈尔滨工业大学电气工程系，黑龙江哈尔滨150001） 摘要：一个多世纪以前电动机的发明使其成为工业革命以后的主要驱动力之一。它在各种机械运动中的广泛应用使生活变得简单并最终推动了人类的进步。逆变器的出现推动了交流电机速度和转矩控制的发展，这使得电机在仅仅30年就应用到了不可思议的领域。功率半导体元件和数字控制技术的进步使得电机驱动具有了鲁棒性并且能够实现高精度的位置和速度控制。交流驱动技术的应用也带来了能源节约和系统效率的提高。这篇文章回顾了交流电机逆变技术的发展和应用中所起的作用，并介绍了电机驱动技术的发展前景。未来更有效更强劲的电机驱动技术的发展对于实现不污染电网系统和提高生产力这样的节能环保型驱动很重要。 PRESENT STATE AND A FUTURISTIC VISION OF MOTOR DRIVE TECHNOLOGY W ANG Yinshen, (Dept of Electrical Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China) Abstract：One of the main driving force behind the industrial revolution was the invention of the electric motor more than a century ago. Its widespread use for all kinds of mechanical motion has made life simple and has ultimately aided the advancement of human kind. The advent of the inverter that facilitated speed and torque control of AC motors has propelled the use of electric motor to new realms that was inconceivable just a mere 30years ago. Advances in power semiconductors along with digital controls have enabled realization of motor drives that are robust and can control position and speed to a high degree of precision. Use of AC motor drives has also resulted in energy savings and improved system efficiency. This paper introduces some futuristic vision for the motor drive technology. The development of more efficient, more powerful electric motor drives to power the demands of the future is important for achieving energy savings, environmentally harmonious drives that do not pollute the electrical power system, and improving productivity. 1引言 电机本体及其控制技术在近几年取得相当大的进步。这要归功于半导体技术的空前发展带来的电力电子学领域的显著进步。电机驱动产业发展的利处已经触及各种各样的设备，从大型工业设备像钢铁制造厂、造纸厂的轧钢机等，到机床和半导体制造机中使用的机电一体化设备。交流电机控制器包括异步电机控制器和永磁电机控制器，这两者在电机驱动业的全过程中起着关键性作用。图1所示为电流逆变器（异步电机控制器）和交
同步磁阻电机及其控制技术的发展和应用 摘要：本文简单介绍了同步磁阻电机(SynRM)的运行原理。追溯同步磁阻电机的发展历史，总结了同步磁阻电机的结构和运行特点。根据同步磁阻电机的特点结合目前国内外研究现状讨论了同步磁阻电机现有的几种高性能控制方法。最后根据同步磁阻电机当前的研究进展结合其取得的优越性能介绍了其在电动汽车和高速发电等领域的应用。 关键词:同步磁阻电机 1同步磁阻电机的原理 SynRM 运行原理与传统的交、直流电动机有着根本的区别，它不像传统电动机那样依靠定、转子绕组电流产生磁场相互作用形成转矩，而遵循磁通总是沿着磁阻最小路径闭合的原理，通过转子在不同位置引起的磁阻变化产生的磁拉力形成转矩。 SynRM 在dq 轴系下的电压、磁链、电磁转矩和机械运动方程为： 电压方程： (1) 磁链方程： (2) 电磁转矩方程： (3) Ld、Lq为绕组d、q轴电感；Rs为定子绕组相电阻；ωr为转子电角速度；ψd、ψq为定子d、q 轴磁链，p n为电机极对数；β为电流综合矢量与d轴之间的夹角[1]。 2同步磁阻电机的发展历史 早在二十世纪二十年代Kostko J K等人提出了反应式同步电机理论[2]，M．Doherty 和Nickle 教授提出磁阻电机的概念，此后国外关于许多专家和学者对同步磁阻电机的的能、转子结构和控制方法进行较深入研究。早期的同步磁阻电机由一个无绕组凸级转子和一个与异步电机类似的定子组成。在转子轭q轴方向加上两道气隙, 以增加q 轴磁阻。利用d -q 轴的磁阻差来产生磁阻转矩。转子周边插上鼠笼条以产生异步起动转矩。然而, 由于该异步转矩的作用, 又将引起转子震荡而难以保证电机正常运行。六十年代初, 出现了第二代同步磁阻电机它利用块状转子结构来增加d-q 轴磁阻差, 同时不用鼠笼条来起动转矩, 而直接靠逆变器变频来起动, 从而减轻了转子震荡现象[3]。然而, 为产生足够的磁阻转矩, 需要定子侧有较大的励磁电流, 致使该电机功率因素和效率都很低, 从而影响了该种电机的推广使用。为尽可能增大d-q 轴磁阻差, 同时减小励磁电流, 增大功率因素, 在七十年代初期产生了第三代同步磁阻电机, 采用 轴向多层迭片结构, 以获得最大的d 轴电感和最小q 轴电感, 而得到最大磁阻转矩[4]。采用该转子结构后, d-q 轴电感之比可以达到20, 其输出功率可以达到同尺寸大小的异步电机输出功率。1991 年美国威斯康星大学教授对同步磁阻电机的转子结构进行进一步优化，发表文章提出SynRM 在交流调速驱动系统中替代异步电动机的可能性的问题[5,6]。1993 年英国的 教授指导的课题组对SynRM 不同转子结构的磁路进行了分析和研究，试图寻找更优化的转子结构提高电机的凸极率，并重点对轴向叠片转子结构SynRM 转子叠片层数、绝缘占有率进行了优化，得到优化后的样机在最大转矩电流比控制时功率因数为左右[7,8]。文献[9]对冲片叠压式SynRM 转子空气层做了较为深入的分析，通过有限元和仿真实验设计优化了转子结构，主要分析了转子空气层含有率、位置、个数，转子气隙以及电机饱和对电机电磁参数的影响，指出了空气层含有率、转子气隙、电机饱和对电机性能影响较大，同时优化后的样机其功率因数为，对SynRM的电磁设计与分析具有很好的参考价值。?文献[10]对冲片叠压式SynRM 三种转子结构的磁场分布进行了分析和比较，指出转子空气层之间的连接处将会给 d 轴磁通提
摘要 在现代社会中，电能是现代社会最主要的能源之一。在电能的生产、输送和使用等方面，电机起着重要的作用。从19世纪30年代法拉第发明了世界上第一台真正意义上的电机—法拉第圆盘发电机开始，到现在21世纪10年代，电机的发展已经经过了近200年的历史。从最初的直流电机到现在大热的超声电机，随着科学的进步，生产力的迅猛发展，电机更新换代的速度日益加快，应用范围也越来越广，遍及生产生活的各个领域。我国在电机方面起步比西方国家晚了100年，但研究发展速度很快，很多企业和高校也都有自己新的研究技术，与国外先进国家的差距在逐渐缩短。未来，相信电机的应用和发展将会更加环保，更加智能。 关键词：电机、历史、发展、中国电机发展、未来
1、电机的简介 电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。电机主要包括发电机、变压器和电动机等类型。发电机是将其他形式的 能源转换成电能的机械设备，电动机将电能转换成为机械能，用来驱动 各种用途的生产机械。 在自然界各种能源中，电能具有大规模集中生产、远距离经济传输、智能化自动控制的突出特点，它不但成为人类生产和活动的主要能源，而且对近代人类文明的产生和发展起到了重要的推动作用。与此相呼应，作为电能生产、传输、使用和电能特性变化的核心装备，电机在现代社会所有行业和部门中也占据着越来越重要的地位。 纵观电机的发展，其应用范围不断扩大，使用要求不断提高，结构类型不断增多，理论研究也不断深入。特别是近30年来，随着电力电子技术和计算机技术的进步，尤其是超导技术的重大突破和新原理；新结构；新材料；新工艺；新方法的不断推动，电机发展更是呈现出勃勃生机，其前景是不可限量的。 2、电机的历史 2.1直流电机发展史 1820年丹麦物理学家奥斯特发现了电流磁效应 随后安培通过总结电流在磁场中所受机械力的情况建立了安培定律 1821 年 9 月法拉第发现通电的导线能绕永久磁铁旋转以及磁体绕载流导体的运动，第一次实现了电磁运动向机械运动的转换，从而建立了电动机的实验室模型，被认为是世界上第一台电机 1822年，法国的阿拉戈.盖.吕萨克发明电磁铁，即用电流通过绕线的方法使其中铁块磁化。 1829年，美国电学家亨利对斯特金电磁铁装置进行了一些革新，绝缘导线代替裸铜导线，就大大提高了把电能转化为磁能的能力。 1826年德国G.S.欧姆提出电路实验定律――欧姆定律。 1831 年，法拉第发现了电磁感应现象之后不久，他又利用电磁感应发明了世界上第一台真正意义上的电机──法拉第圆盘发电机
电机的控制启动在实际工作中的应用 电机（英文：Electric machinery，俗称“马达”）是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。在电路中用字母M（旧标准用D）表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。在现代的工业生产中，特别是在大型化工企业生产过程中电动机是电气设备中最为重要的设备之一。通过设计改造，改进了工作方法，使它的操作简单化、合理化，操作更方便，同时也节省了设备的空间，减少人力资源的浪费，节约了大量电气设备材料。 标签：电机；控制；启动；节省；保护 0 引言 随着现代工业的发展，特别是现代大型化工企业的大量装置都采用了交流电动机作为工艺流程的动力源。全世界电能的一半以上都由电动机消耗，工业国家达到70%以上，同时我国也达到了60%以上，可见电机应用的广泛。所以如何使用好、控制好、维护好生产中的交流电动机是我们在日常工作中最为重要的任务之一。尤其在工业生产中，电机的现场启动与电源的配出有很远的距离，但是，为了生产的需要，通常将启动按钮放到电机的旁边，以便生产中方便使用。右侧为控制原理图。（图1） 1 概况 装置新安装了一台21PM123泵用于抽U21装置污油，电机容量为30kW，用于取代旧泵电机容量为5.5kW。新泵已通过验收合格并交付使用，但在运行过程中经常出现抽真空现象，导致油泵不上量，工艺需要停新泵转旧泵才能解决此问题，但旧泵已拆，抽屉柜位置已被21PM114占用，想用时必须先拆21PM114动力线和控制线，再恢复21PM123電机动力线和控制线。由于21PM114和21PM123两台电机的容量不同（21PM114为7.5kW，旧21PM123为5.5kW），21PM114热元件整定值比原来的21PM123的热元件整定值大。运行21PM123后，发生过载时容易烧毁21PM123电机。另外一个问题是工艺想转旧21PM123时，操作人员必须到变电所填写停电票，变电所人员才能将21PM114柜内的动力线和控制线拆下，接上旧21PM123的动力线、控制线。针对这个问题，设计了一个两台电机暂时公用一个抽屉柜，现场公共用一个操作柱来对两台电机进行启动控制，且不许同时运行。从而满足了工艺的生产要求，也保证了21PM123的安全运行。 2 21PM123原理介绍 一次接线图中，断路器QF关闭，现在只需要交流接触器线圈吸合时，主触点导通，电机就可以得到380V电压，导通运行。 外部接线图中的SB1为停止按钮，SB2为起动按钮，当SB2接通时候，中
新能源汽车驱动电机发展趋势【干货】
新能源汽车驱动电机发展趋势 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 随着全球汽车电动化渗透率的不断提高，驱动电机行业将会迎来整体规模的迅速扩张。在这一过程当中，具备规模效应和技术优势的第三方电机制造商将有机会迅速扩大市场份额，收获业绩的大幅增长。 全球驱动电机市场趋势 根据估测，随着全球汽车电动化快速推进，新能源汽车电机系统市场将随之快速扩张，市场规模有望从2015年的$23亿增长到2030年的$318亿。 新能源汽车电机系统主要包括电动机和逆变器两部分，虽然同其他大部分汽车零部件一样，这两部分部件长期都面临降价压力，但是由于新能源汽车总量的上升，行业总体还是具备较大上升空间。我们预期到2030年市场规模年均增速将在18%-20%左右。
系统单价方面，电机系统整体往高功率方向发展的同时也带来了装配价格的提升。 根据估测，在中性假设条件下，2030年电动车销量将达到2000万台，约占当年乘用车总销量的16%-18%。然而，如果放到乐观情景下，即电池价格大幅下滑，且环保政策更加严厉的条件下，电动车销量增长的速度有可能大幅上升，我们预期在乐观情况下新能源汽车年销总量有可能达到3000万台的水平，约占当年汽车销量的25%-27%。 预计单电机混动车的功率需求大约在30kw左右(平均价格约$200-$300)，双电机插电混功率约为50-100kw(平均价格$800-$1000)，纯电动车的电机功率约为200kw(平均价格$1000-$1500)。 电动机市场情况
电机的分类和应用 众所周知，电机是传动以及控制系统中的重要组成部分，随着现代科学技术的发展，电机在实际应用中的重点已经开始从过去简单的传动向复杂的控制转移;尤其是对电机的速度、位置、转矩的精确控制。但电机根据不同的应用会有不同的设计和驱动方式，咋看下好像选型非常复杂，因此为了人们根据旋转电机的用途，进行了基本的分类。下面我们将逐步介绍电机中最有代表性、最常用、最基本的电机——控制电机和功率电机以及信号电机。 控制电机 控制电机主要是应用在精确的转速、位置控制上，在控制系统中作为“执行机构”。可分成伺服电机、步进电机、力矩电机、开关磁阻电机、直流无刷电机等几类。 1. 伺服电机 伺服电机广泛应用于各种控制系统中，能将输入的电压信号转换为电机轴上的机械输出量，拖动被控制元件，从而达到控制目的。一般地，伺服电机要求电机的转速要受所加电压信号的控制;转速能够随着所加电压信号的变化而连续变化;转矩能通过控制器输出的电流 进行控制;电机的反映要快、体积要小、控制功率要小。伺服电机主要应用在各种运动控制系统中，尤其是随动系统。
伺服电机有直流和交流之分，最早的伺服电机是一般的直流电机，在控制精度不高的情况下，才采用一般的直流电机做伺服电机。当前随着永磁同步电机技术的飞速发展，绝大部分的伺服电机是指交流永磁同步伺服电机或者直流无刷电机。 2. 步进电机 所谓步进电机就是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构;更通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。我们可以通过控制脉冲的个数来控制电机的角位移量，从而达到精确定位的目的;同时还可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。目前，比较常用的步进电机包括反应式步进电机(VR)、永磁式步进电机(PM)、混合式步进电机(HB)和单相式步进电机等。