有關時間的格言和句子

[拼音]:weite dianji

[英文]:small and special electrical machine

基於電磁感應原理、輸出功率在數百瓦以內的,或具有特殊功能及特殊使用條件、能轉換或傳送機電訊號或能量的機電型元件。它可用來實現檢測、解算、執行和放大功能,也可用作帶動機械或電子裝置的交、直流電源。在實際使用中,微特電機雖仍具有電機的特點,但它與電子電路如此緊密結合,實際上已成為一類區別於普通電機的電子元件。

1914年在巴拿馬運河上即已採用自整角機系統控制水閘。1949年美國國防部軍械局頒佈第一個自整角機技術條件之後,開始統一自整角機的機座號和外形尺寸。該機座尺寸也適用於其他微特電機。60年代初以來,為適應計算機和自動控制技術迅速發展的需要,又出現不少新門類,如步進電動機、多極角度感測器、無刷直流永磁電動機和直線電機等。現代微特電機已普遍應用於工農業生產、國防建設,以至日常生活中。

微特電機是根據電磁感應和電磁力定律,將輸入的機電訊號或能量,經過磁場的作用傳遞到副邊,成為另一種形式的輸出。微特電機雖具有電機的特點,但它已與電子電路密切結合;而且其設計、工藝、製造及測試還涉及電子、電工、機械及自動控制等領域。

主要效能引數

各類微特電機的效能引數差別較大。一般用作驅動機械時,著重考慮執行和起動時的力能指標;用作電源時,考慮其輸出容量、波形和穩定性;用作控制時,則著重於動態效能引數。

微特電機的工作特性有靜態特性和動態特性兩類。如輸出電壓與轉角、輸出電壓與轉速、轉速與轉矩之間的關係均屬於靜態特性。輸出電壓的幅值或相位與頻率的關係則屬於動態特性。

靈敏度

微特電機的靈敏度對應於單位輸入訊號的輸出量大小,分別用放大係數、起動電壓、比力矩、比電勢和時間常數等指標表徵。

精度

用誤差值表徵,即在一定輸入條件下,輸出電壓、轉角、轉速或轉矩的實際值和理論值的差值或差值的比值。各類微特電機的精度實際上是用其主要誤差表示的,如自整角變壓器用電氣誤差表示,測速發電機用幅值誤差表示。

阻抗

在系統中,微特電機的輸入和輸出阻抗應分別與其前後級電路相匹配,以保證系統的效能引數和精度。

分類

微特電機的種類繁多。表中列有常用的微特電機的特點和用途。圖1為各種微特電機的外形。

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自整角機

電感式角位移感測元件,用作傳遞或檢測若干個機械上獨立的轉角,又稱自同步機。

自整角機和線繞式非同步電機相似,轉子轉動時繞組間的耦合程度發生變化,感生出訊號或產生力矩。由於自整角機要求高精度、高可靠及動態特性好,因而必需選用優質材料,進行精密加工。

自整角機可分為力矩式、控制式和差動式三類。按功能又分為傳送和接收兩種。自整角傳送機輸出與輸入轉角對應的電訊號,它既可是力矩式又可是控制式。自整角接收機接收電訊號後,輸出相應的轉角或電訊號。輸出轉角的稱為力矩式自整角接收機,組成力矩式同步系統;輸出電訊號的稱為控制式自整角變壓器,組成控制式同步系統(圖2)。當要求完成兩個角度的和或差的傳遞和檢測時,則應採用差動式自整角機。

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旋轉變壓器

和自整角機相似的元件,但只能輸出電訊號。訊號的幅值與轉子轉角成正弦、餘弦、線性或特種函式關係。此外,還有電感式電位器和電感式移相器,前者的功能與普通電位器類似,後者輸出的幅值恆定,而相位與轉角成正比。

為了提高系統精度,往往將旋轉變壓器或自整角機組成粗精兩個(或多個)通道的雙速(或多速)系統,有機械和電氣兩種型式。前者用兩對精度等級相同的電機分別組成粗精通道,其間用機械升速方法聯結;後者則分別採用兩對電機用電氣方法升速。粗機一般為二極式結構,精機則是多極式。極對數越多,精度越高。現代,最多的極對數為128,元件精度可達2角秒。感應同步器是特殊結構的多極元件,極對數更多,精度更高,但輸出訊號卻很小。

伺服電動機

在系統中作為執行元件,又稱執行電動機,分交流和直流兩類。

交流伺服電動機是一種特殊的二相非同步電動機。定子上有正交的兩相繞組,一相接到激磁電源,另一相輸入控制訊號。轉子有鼠籠式、非磁性空心杯或磁性杯等形式。一有控制訊號作用,轉子立即轉動,其轉速正比於訊號的大小。一旦訊號除去,轉子立即停轉。

直流伺服電動機多半用永磁定子激磁,控制訊號加在電樞上。電樞繞組除一般鐵芯繞組外,還有印製、空心杯、盤式等無鐵芯繞組和無槽電樞繞組,用以改善動態和靜態特性。此外,還可用電子電路取代機械換向器,構成無刷直流電動機。

測速發電機

輸出與轉速成正比的器件,又稱速度感測器,有交、直流兩種。直流測速發電機的結構和直流伺服電動機相近,具有較高精度。交流測速發電機大多用空心杯轉子;定子為兩相,一相激磁,另一相輸出頻率不變的交流電壓。

多極形式的伺服電動機和測速發電機分別稱為力矩電動機和低速測速發電機。它們一般用來輸出低速大轉矩,直接帶動機械負載,並可在旋轉狀態下長期工作。最大轉矩已高達1400千克米;最低轉速低到每天一轉以下,電機外徑達26米。

步進電動機

用脈衝訊號控制轉子轉動的電動機,也稱脈衝電動機。常見的有反應式和永磁式兩種。圖 3是三相反應式步進電動機及四相永磁式步進電動機的原理圖。每加一個控制脈衝訊號,定子繞組的通電狀態改變一次(圖中繞組1通電改為繞組2通電),轉子就轉過一個步矩角。反應式和永磁式兩者的執行效能不同,相對說來,後者的步矩角大,有定位轉矩,執行頻率低,阻尼效能好,功耗小等特點。感應子式步進電動機兼有反應式和永磁式的特點,即步矩角較小、執行頻率較高,有定位轉矩,阻尼效能好等。

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步進電動機適用於數字控制系統,可以構成簡單的開環系統,有較高的定位精度,而且結構簡單、執行可靠、成本較低,因而應用很廣。它的缺點是起動轉矩較小,帶動慣性負載的能力較差。

直線電機

在許多場合下要求負載作直線運動,若仍用旋轉式電機,則傳動機構複雜、效能差,因此需用直線電機直接帶動。直線電機在電子裝置中用得很多。按其功能有電動機和感測器兩類,而後者又分速度感測器和位移感測器兩種。

直線電動機按功能分有控制用和帶動機械用兩種。直線步進電動機和直線直流電動機應用較多。在結構上它們相當於將旋轉電機沿電樞周圍展開成直線;用於磁碟驅動的音圈式直線電機的結構則和揚聲器相似。通過定子和動子的電磁作用,沿直線方向產生推力,由此帶動機械或控制負載的運動。

兩個直線步進電動機合在一起便構成平面步進電動機,可以得到二維運動。圖4為平面永磁式步進電動機中一個方向的電機示意圖。直線速度感測器又稱直線測速發電機,用來檢測直線運動速度。通常,其動子用永磁體,輸出電訊號的線圈置於定子上。

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直線位移感測器可以利用差動式變壓器原理實現訊號的輸出,也可類似正、餘弦旋轉變壓器,做成直線感應同步器。

為了使用方便,往往將上述兩個或兩個以上的元件機械地組合成機組。一般有機械和電磁兩種組合形式。如伺服-測速機組、力矩-自整角機組等,是在同一機殼內的公用轉軸上機械地組裝成一體;而電磁組合形式則是兩個電機共用同一個磁路的結構。

參考書目

上海微電機研究所編著:《微特電機》,上海科學技術出版社,上海,1983。

S.A.Davis and B.K.Ledgerwood, Electromechanical Components for Servomechanisms, McGraw-Hill, New York,1961.

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