第1章
绪
论
§1-1 微特电机的基本用途
微特电机尚无统一明确的定义,通常指的是结构,性能,用途或原理等与常规电机不同,且 体积和输出功率较小的微型电机和特种精密电机,一般其外径不大于 130mm,输出功率从数百 毫瓦到数百瓦. 但是随着技术的发展和应用领域的扩大, 微特电机的体积和输出功率都已突破了 这些范围,现在有的特种电机的功率做到了 10kW 甚至更大. 现代微特电机技术融合了电机,计算机,电力电子,自动控制,精密机械,新材料和新工艺 等多种高新技术,是现代武器装备自动化,工业自动化,办公自动化和家庭生活自动化等不可缺 少的重要技术.随着电子技术,计算机技术和控制技术的迅速发展,以及电子信息产品的广泛应 用,一方面,电子信息产品已成为微特电机的主要应用领域;另一方面,微特电机的技术要求亦 与电子技术紧密相联, 日益显示出机电一体化的趋势. 特别是大功率集成驱动器和微处理机在微 特电机驱动与控制中的推广应用,使微特电机向集成化,智能化方向发展,从而改变了微特电机 作为元件使用的传统概念,确立了微特电机作为一个小系统的设计,生产和使用的新概念,标志 着微特电机发展已进入一个新阶段,这正是本书定名为《微特电机及系统》的原因. 微特电机在国民经济各个领域中的应用十分广泛,主要有以下几个方面. 航空航天: 在航天领域, 卫星天线的展开和偏转, 飞行器的姿态控制, 太阳能电池阵翼驱动, 宇航员空调系统以及卫星照相机等,都需要高精度的微特电机来驱动.比如,天线展开系统要求 转矩大,转速低,为了减小质量,缩小体积,采用高速无刷直流电动机与行星减速器组成一体. 又如太空飞船的电源是太阳能电池阵,为了获得最大能源,要求太阳能电池阵翼正对太阳,这就 要求电机不断地调整阵翼的方向,常以步进电动机为动力.而在飞机上,发动机起动,起落架收 放,水平舵,方向舵,襟翼,副翼的操纵等,均是由特种电动机来完成的. 现代军事装备:在现代军事装备中,微特电机已成为不可缺少的重要元件或子系统.火炮自 动瞄准,飞机军舰自动导航,导弹遥测遥控,雷达自动定位等均需采用由伺服电动机,测速发电 机,自整角机等构成的随动系统.据有关资料介绍,一艘潜艇仅导航仪表配套设备就用 90 多台 控制电机,一个自动火炮系统要用 60 多台电机,一枚导弹也要用 60 多台电机.例如,在导弹发 射装置中的瞄准机, 需对高低和方向两个方面进行自动瞄准, 这就需要两套由伺服电动机为主构 成的随动系统.高低机与方向机的机械负载不同,前者伺服电动机的功率较后者大.目前发射装 置用伺服电动机一般采用带有测速发电机的直流电动机,输出功率为 10kW 及以下,最大不超过 100kW.以 SA-2 地空导弹发射用伺服电动机为例,其高低机用电机功率为 3.2kW,方向机用伺 服电机动功率为 1.6kW,两者转速相同. 现代工业:机器人,机床加工过程自动控制与显示,阀门遥控,自动记录仪表,轧钢机自动 控制,纺织,印染,造纸机的匀速控制等均大量使用不同类型,不同规格的微特电机.据统计, 一座 1513 立方米的高炉要用电机 40 多台. 信息与电子产品:随着信息技术的快速发展,电子信息产品近年来得到了广泛的应用,并已 成为微特电机的重要应用领域之一,所用微特电机约占 29%.这些应用包括计算机存储器,打 印机,扫描仪,数控绘图机,传真机,激光视盘,复印机,移动通讯等.例如,在移动式手机和
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BP 传呼机中,广泛采用带有偏振头的空心杯式直流电动机,产生偏心振动,提醒使用者接听来 电.由于手机的体积愈来愈小,质量愈来愈轻,所以电机也做得愈发轻巧,外径只有 4mm 左右, 质量仅 1.2~5.4g. 现代交通运输:随着经济的高速发展和人民生活水平的提高,交通运输车辆,特别是家庭汽 车的数量近年来有了飞速增长, 从而使汽车用微特电机在数量, 品种和结构上都发生了很大变化. 据统计,每辆普通汽车至少用 15 台微特电机,高级轿车要用 40~50 台微特电机,豪华型轿车则 配有 70~80 台电机.目前,世界范围内汽车用微特电机已占到微特电机总量的 13%左右.我国 各种汽车用微特电机产量已达到 1500 万台(1999 年底) . 现代农业:水位自动显示,水坝闸门自动开闭,鱼群探测等也都少不了微特电机. 日常生活: 随着人们特质生活和文化生活水平的提高, 微特电机在日常生活中的应用范围日 益扩大.例如高层建筑的电梯自动选层,医疗设备,录音录像设备,变频空调,全自动洗衣机等, 都是依靠新型高性能微特电机来驱动控制的.
§1-2 微特电机的分类
微特电机的种类很多,亦有不同的分类方法.根据微特电机的用途,可以将其分为驱动用微 特电机和控制用微特电机两大类. 一,驱动用微特电机 主要用来驱动各种机构,仪表以及家用电器等,通常是单独使用.根据这类电机的原理和结 构又可作如图 1-1 所示的分类.

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