微特电机与系统答案Word文件下载.docx
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此外，还可以用作移相器和角度—数字转换装置等
6对比二次侧补偿和一次侧补偿，当采用二次侧补偿时zl1必须等于zl2才能实现完全补偿，对于正弦旋转变压器来说，如负载阻抗zl1是一变值，则要求作为补偿电路的余弦绕组负载阻抗zl2随之作相应变化，这在实际应用时颇为不便。
当采用一次侧补偿时，补偿回路的阻抗zq与负载无关，只要适当选取zq便可消去交轴磁场的影响，因此在实际应用时较为方便，易于实现。
如果对输出电动势的函数关系要求很严，则可同时采用一次侧补偿和二次侧补偿
7正余弦旋转变压器负载后之所以输出特性曲线产生畸变，是由于转子磁势的交轴分量得不到补偿引起的。
因此，为了消除畸变，不仅转子的直轴磁势必须补偿，转子的交轴磁势也必须完全予以补偿，方法有一次侧，二次侧补偿
1永磁无刷直流电动机主要由永磁电机本体，转子位置传感器和功率电子开关组成2三段式启动法：
转自定位，外同步加速和外同步到自同步切换
3常见的转子位置传感器有磁敏式,电磁式和光电式0
2如将一台单相直流串励电动机接到交流电源上，由于磁通和电流都将同时改变，电磁转矩的方向仍将保持不变，电机仍可工作，但因下述原因，该电机的运行情况将十分恶劣，甚至不能运转：
①直流电机磁极铁心的定子磁轭均系铸钢制成，将有很大的涡流损耗；
②在励磁绕组和电枢绕组中将有很大的电抗电压降；
③换向元件中将产生直流电机所没有的短路电动势，是换向发生困难，甚至产生严重的换向火花
4双凸极开关主要是只开关词组电机（sr电机）和双凸极永磁电机（dspm电机）
5开关磁阻电机系统主要由开关磁阻电机，功率变换器，控制器和传感器等部分构成
1如何改变电容分相式单相异步电动机的转向？
答若要改变电机转向只需把起动绕组与主绕组相并联的出线对调即可实现。
2一台直流伺服电动机带动一恒转矩负载（负载阻转矩不变），测得始动电压为4v，当电枢电压ua=50v时，其转速为1500r/min。
若要求转速达到3000r/min，试问要加多大的电枢电压?
解：
当电枢电压ua=50v时
ce?
?
（ua?
ua0）/n?
（50?
4）/1500?
0.3067v.min/r
若要求转速达到3000r/min，需要加的电枢电压
ua?
ua0?
ce?
n?
4?
0.3067?
3000?
96v
3什么叫自转现象？
如何消除交流伺服电动机的自转现象？
答伺服电动机在控制信号消失后仍继续
旋转的失控现象称为“自转”现象。
可以通过
增加转子电阻的办法来消除“自转”。
因为增
加转子电阻，使正向磁场产生最大转矩时的
sm+≥1，控制电压消失后的机械特性如右图所
示。
正向旋转时在控制电压消失后的电磁转矩
为负值，即为制动转矩，使电机制动到停止；
若电机反向旋转，则在控制电压消失后的电磁转矩为正值，也为制动转矩，也使电机制动到停止，从而消除“自转”现象。
4当微型同步电动机的负载变化时，转速变化吗？
答微型同步电动机正常运行时的转速都是同步转速，与负载的大小无关，所以负载变化时，转速不变。
6磁滞同步电动机最突出的优点是什么?
答：
磁滞式同步电动机最突出的优点是自身具有起动转矩，因而结构简单、运行可靠，而且起动电流小，起动转矩大，运行稳定。
7反应式步进电动机的步距角与齿数有何关系？
答反应式步进电动机的步距角与齿数的关系：
9接上负载后，正、余弦旋转变压器输出电压有何变化？
怎样消除？
正、余弦旋转变压器在负载运行时，绕组中会有电流流过，且建立了在绕组轴线方向上的电枢反应磁动势，这个磁动势可以分解成为d轴分量和q轴分量。
其中，d轴分量与接电源的励磁绕组组成变压器副边与原边的关系，由于磁动势平衡，对d轴磁通大小无影响。
但q轴分量得不到补偿，就又在输出绕组360?
zrn?
s?
中感应电动势，这样就破坏了正、余弦绕组电动势只应为转子转角的正、余弦函数的关系，使输出电压发生畸变。
正、余弦旋转变压器消除畸变的方法是进行补偿，补偿的方法是从消除或减弱造成电压畸变的交轴分量磁势入手。
1）可以给正弦绕组或余弦绕组接上相同的负载阻抗，它们各自产生q轴方向的磁动势大小相等、方向相反，二者可以互相抵消，使输出电压不再畸变，即二次侧补偿；
2）也可以在原边进行补偿，将d3d4作为补偿绕组通过阻抗z（等于电源内阻抗）或直接短接（因电源内阻抗很小），在绕组d3d4中产生感应电流，从而产生交轴方向磁通势，补偿转子绕组的交轴磁势，即一次侧补偿。
为了减小误差，在使用时我们常常把一次侧、二次侧补偿同时使用。
10力矩式自整角机与控制式自整角机控制方式有何不同？
转子的起始位置有何不同？
答
（1）自整角机控制系统中，当失调角产生时，力矩自整角接收机输出与失调角成正弦关系的转矩，直接带动接收机轴上的机械负载，直至消除失调角。
但力矩式自整角机力矩不大，如果机械负载较大，则采用控制式自整角控制系统，自控式自整角机把失调角转换为正弦关系的电压输出，经过电压放大器放大后送到交流伺服电动机的控制绕组中，使伺服电机转动，再经齿轮减速后带动机械负载转动，直到消除失调角。
（2）对力矩式自整角机转子的起始位置分别为发送机和接受机a相定子绕组的轴线位置；
对控制式自整角机，发送机的转子绕组仍以a相定子绕组轴线作为起始位置，而把自整角变压器的转子由a相定子绕组轴线旋转90?
作为起始位置。
11一对控制式自整角机如图题9-11所示。
发送机转子绕组通上励磁电流后,
（1）画出自整角变压器转子的协调位置；
（2）求失调角?
。
图题
解
（1）自整角变压器转子的协调位置如图xt所示。
（2）失调角?
=?
1-?
2=500-300=200
图题12某对力矩式自整角机接线图如图题9-12所示。
（1）画出接收机转子所受的转矩
方向；
（2）画出接收机的协调位置；
（3）求失调角?
（1）接收机转子所受的转矩方向如图t所示；
（2）接收机的协调位置如图xt所示；
（3）失调角?
1?
2?
200?
00?
200
13什么叫比整步转矩？
什么叫比电压？
0答力矩式自整角机当失调角?
1时的静态整步转矩称为比整步转矩，数
值越大，自整角机越灵敏，系统工作越灵敏，因此数值越大越好；
当失调角?
1时自整角变压器输出绕组上输出的电压大小称为比电压，比电压越大越好，比电压越大，说明自整角机越灵敏，系统工作越灵敏。
14为什么直流测速机的转速不得超过规定的最高转速?
负载电阻不能小于给定值?
答由于电机的磁路存在饱和，因而电枢反应有去磁效应，当负载电阻一定时，直流测速机的转速越高，感应电动势越大，电枢电流越大，电枢反应有去磁效应就越强，同时延迟换向去磁效应越强，使输出特性偏离直线越多，所以，直流测速发电机的转速不得超过规定的最高转速。
当直流测速发电机的电枢电势一定时，负载电阻越小，电枢电流越大，电枢反应有去磁效应就越强，使输出特性偏离直线越多，所以，直流测速发电机的负载电阻不能小于给定值。
15直流测速发电机的误差主要有哪些？
如何消除或减弱？
答直流测速发电机的误差主要有其输出电压与转速之间的非线性误差。
造成这种误差的原因主要有以下三个方面：
1）电枢反应去磁和延迟换向去磁的影响。
为了减小电枢反应去磁和延迟换向去磁带来的非线性误差，通常采用限制直流测速机使用时其转速不得超过规定的最高转速，负载电阻不能小于给定值。
2）温度的影响。
为了减小温度变化带来的非线性误差，我们通常把直流测0
【篇二：
微特电机】
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201014240118
摘要：
我国微特电机的发展和机遇级电气工程及其自动化1班谭锋
随着新世纪的信息技术、材料技术、生命技术、能源技术的发展，推动着世界电机行业
新技术跨入一个空前的发展阶段，微特电机是电机行业中一个十分重要的分支，因此微特电机技术的发展，正在进入一个发展的新阶段。
微特电机技术所涉及的学科和技术领域包括了电机技术、材料技术、计算技术、控制技术、微电子技术、电力电子技术、传感技术、网络技术等，属多学科、多技术领域交叉的综合技术，是典型的光机电一体化产品。
各学科和技术领域中的最新成果都能很快在微特电机领域中得到应用，尤其是新材料的发展和应用，新一代驱动技术的研制和应用，网络化控制技术的发展，都给微特电机领域带来新的发展理念，并深入到各个产品中。
关键词：
微特电机，微特电子技术。
一微特电机的发张方向
1.1新的发展理念。
主要包括在以下几个方面：
1.1.1理论研究有创新
1）微特电机的理论研究，除原来的传统理论外，今后研究的理论
主要是：
在微特电机领域，继续有针对性的进行模糊控制理论的研究；
电机能量转换机理的研究；
反电势法的原理及起动技术；
故障机理研究；
现代神经科学理论的研究。
同时，进一步加强信息传输和网络化控制机理的研究；
人工神经网络机理的研究等。
2）继续进行理论建模，主要有：
电机磁场设计分析模型；
电机动
态性能分析模型；
电机稳态性能分析模型；
绝缘结构模型；
热计算模型；
基于fmea的电气及机械失效模式分析模型；
无位置传感器无刷直流电机的控制策略等。
3）可靠性机理的研究，主要有：
微特电机驱动系统在综合控制系
统中的可靠性机理，可靠性冗余机理等。
4）故障机理的研究，主要有：
了解故障的形成和发展过程，掌握
故障的内在本质及特征，是故障诊断的理论基础。
其研究方法是依赖于电机和相关的基础学科，建立电气设备故障分析的物理和数学模型，求出模型的解析解或近似解，进行仿真计算，从中总结出一般性的规律，找出故障特征量。
可以有效地指导微特电机设备的监测与诊断。
5）低电压驱动方案的研究。
研究驱动电压只有几伏、十几伏或者
零点几伏系统的方案和控制模型。
1.1.2.设计技术向一体化方向发展
1）微特电机的设计技术除了传统的cad、cae技术外，还继续采用有限元法，许多大型的有限元分析软件可与许多先进的cad软件共享数据，将有限元与三维cad技术结合来分析产品的结构和强度，大大提高了新产品设计的质量和速度。
在电机电磁场分析计算的基础上，运用场-路结合方法，进行电磁设计计算，损耗计算、
优化设计、噪声抑制、永磁体电机原理和特性分析等，有的公司在开发电机优化设计软件，为用户提供便捷的设计工具。
2）新型稀土钕铁硼永磁材料的选用和设计；
绝缘结构的设计；
新型散热表面的设计；
新型轴承选配方法和润滑系统的设计；
无槽结构电枢的设计；
低成本较高分辨率位置传感器
的设计；
新型充磁方法和充磁夹具的设计；
新型永磁电机装配工艺和专用装配设备的设计。
3）对电机中物理场的分析和计算：
电机中存在的物理场包括电磁场、温度场和力场相
互作用和耦合使得电机本身成为了一个强耦合、非线形的复杂的机电能量转换装置，对电机
中物理场的研究是揭示电机能量转换机理的关键，而对其精确分析和计算是电机设计、分析、运行和控制的前提，因此要研究不断创新的适用于分析电机物理场的各种计算方法，特别是
适用面广、计算精度高的数值计算方法，及其在电机技术中的应用。
4）设计将微特电机、驱动、通信等部件都融合在电机内部，形成一体化产品，微特电
机整体技术向一体化方向发展。
1.1.4传感器技术有发展
传感器是微特电机测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号。
传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件，而传感器系统则是组合有某种信息处理（模拟
或数字）能力的传感器。
按照其用途，传感器可分类为：
压力敏和力敏传感器、位置传感器、液面传感器、
能耗传感器、速度传感器、热敏传感器、加速度传感器、振动传感器、生物传感器等。
按照其制造工艺，可以将传感器区分为：
集成传感器?
薄膜传感器?
厚膜传感器?
陶
瓷传感器等。
微特电机应用的传感器主要是位置传感器、能耗传感器、速度传感器等。
当前研究较
多的主要还是相对位置编码器、绝对位置编码器、感应同步器、光栅作为位置和速度反馈的
传感器。
在采用绝对位置编码器作为位置传感器件的设备中，绝对位置编码器能够自动记忆
各进给行程内的每一点位置。
世界上正在利用先进的微电子机械系统（mems）制造技术，研究出一种新型三维微结构
高灵敏度敏感元件，可能组成新一代的微功率传感器。
这种传感器精度高、响应快、可靠性
好，是微特电机未来应用的新传感器之一。
1.1.5网络通讯技术有特色
我国的通信技术虽然在以太网网络、手机、数字电视、视频技术等方面取得了重大进
展，但是在微特电机控制领域仍然与国际先进水平相差甚远。
我国在微特电机控制领域的通信技术，目前基本是基于单独设备的点到点的通信，速
度低下，可靠性差、不能实现精确时钟同步、效率不高，严重影响了我国信息技术对传统产
业的提升作用。
随着世界先进制造技术的发展,国际空间高技术和国防工业的激烈竞争的加剧,我国
的国防工业、电子产业、机械工业、纺织、印刷等行业都提出了一种高新技术——链路层高
速同步通信技术的要求。
正在组织进行高速同步通信技术网络化制造的开发和研究。
主要
有：
lcan通信技术；
can协议采用crc检验并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通信的可靠性。
can
卓越的特性、极高的可靠性和独特的设计，特别适合工业过程监控设备的互连，因此，越来
越受到工业界的重视，并已公认为最有前途的现场总线之一。
can技术在汽车电子控制系统、电梯控制系统、安全监控系统、医疗仪器、纺织机械、船舶运输等方面均得到了广泛的应用。
lsercos通信技术；
传统的机械传动部分，需要使用机械性滑轮、皮带，以控制和驱动各种不同的机械设备。
为了提高生产的灵活性，现在开始采用结合了电子运动控制系统的伺服电机或驱动。
在驱动
之间进行高速数字连接，如sercos，不需要机械传动部件就能紧密协调轴运动。
电子运
动系统可显著降低因改变机械构造所需要的时间，也提高了生产运行的灵活性。
lethernetpowerlink技术.
ethernetpowerlink是到目前为止，是经过现场验证，基于高速以太网的开放、实时
通信协议，甚至能用于时间十分苛求的高速运动系统。
这是一个完整的从管理层一直到现场
i/o层的确定性传送实时数据的透明解决方案，并已成为工业标准，其可预测的通信过程有
l集成canopen通信协议
通过canopen，can用户将可以使用基于以太网的通讯方式，从而能够满足诸如运动
控制等应用中苛刻的实时数据通讯要求。
系统符合国际it标准（如ieee802.3标准
ethernet），基于ip的协议（如tcp/ip,udp/ip,http），并提供与企业内部网络的无缝集成。
l用于运动控制的firewire
firewire用于运动控制的主要优点是联网技术本身。
为计算机和消费类电子设备行业而
设计的firewire，在原理上适合于需要有实时基础结构的通信视频图像，其结果是开发出一
种快速的实时网络，它还提供对等通信。
符合标准的内置功能，它支持firewire等时（通
过保证提供如伺服参数等特定信息来保证确定的性能）和异步通信。
此外，网络还采用一种
叶型结构，因而不需要集线器或交换机，而且总线上的设备能以菊花链方式连接在一起，以
便有效地进行分布式控制。
lcan-smc技术，
这是北京和利时电机技术公司和北京航空航天大学正在开发的高速同步通信技术网络
化制造协议，这将是我国第一个自主开发的适用与多轴协调运动控制的网络协议。
将要推广
到全国以及国际上采用。
是研究如何以最好的性能价格比，以高的通信速率运行，并保证以
精确的相同时间将信息提供给每一个节点。
1.1.6关键制造工艺技术新进展、
l微特电机制造工序多、涉及精密机构、精细化、微细加工、磁材料处理、绕组
制造、绝缘处理等工艺技术，需要的工艺装备数量大、精度高。
为了保证产品的质量还需要
一系列精密的测试仪器，既是投资性较强的行业，又是劳动密集型和技术密集型的高新技术
产业。
l极端制造技术：
制造技术正在从常规制造、传统制造向极端
制造技术的方向发展。
极端制造是指在极端条件或环境下，制造极端尺度或极高功能的器件
的产品。
1.1.7材料技术方面有美好的发展前景
微特电机的材料涉及硅钢片、永磁材料、铜线、绝缘材料等，近年来，用于计算机外围
设备的无刷直流电动机,步进电动机,用于仪器风扇的小功率电动机以及高精度、低噪声的直
流永磁电动机在国际市场上都有美好的发展前景。
因此，加强微特电机的材料技术的研究十
分重要。
原材料工业,对微特电机的生产影响很大,如硅钢片、永磁材料、铜线、绝缘材料等。
在
中国,永磁材料的生产发展很快。
高性能的钕铁硼永磁材料（工作温度150℃,最大磁能积
率永磁电动机的生产。
在中国,有许多工厂生产铁氧体永磁材料,总产量也很大,这是中国的
特色，可以满足国内需要。
今后有必要进一步提高材料的特性和质量,并降低成本。
1.1.8测试技术向高效和自动化发展
电机驱动与控制采用集成电路后，其最大优点是电路简化，有利于电机的轻薄短小化，
并使驱动精度和可靠性提高，同时降低成本。
随着电机性能的提高，要与其配套的检测
技术精确度更高，并且向高效和自动化方向发展。
1.1.9功能部件技术有多方面品种
微特电机的功能部件有：
驱动、测试、诊断、通信等几种。
数字化驱动控制部件，要进
一步研究直接驱动微特电机的数字化驱动控制系统。
加速采用高速微处理器和专用数字信号
处理机（dsp）的全数字化交流伺服系统的研究。
数字化驱动系统最突出的优点是，可以对速度或位置进行精确控制，具体内容如下：
l测试和诊断部件：
研究基于计算机的实时在线监测与智能故障诊断系统和便携式监测分析系统，从故障诊
断软件，发展到当前的专家系统、人工神经网络等智能化诊断方法。
另外，采用dsp、pc104开发的嵌入式诊断系统和远程分布式监测诊断系统，已成为目前的研究开发的热点。
l通信部件：
主要是研究中国品牌的枍恾?
高速同步通信嵌入
式软件技术；
研究高速同步通信网络技术；
研究其应用于各工业领域的拓展技术；
研究并且
制定我国的枍恾?
高速同步通信技术cansmc的协议标准,使我国的枍恾?
高速同步通信技
术处于国际先进水平，并开发出应用于枍恾?
高速同步通信技术领域的目标产品和系列品
种。
1.2涉及的产品包括如下：
l控制类微特电机；
l微型永磁直流电动机；
l永磁同步电机；
l无刷直流电机；
l永磁交流伺服电动机；
l步进电动机；
l直线电机；
l新原理微特电机：
1）超声波电机、
2）悬浮电机
二、微特电机的市场预测：
2.1、中国加入wto后对世界产业布局的影响及其布局调整
加入ＷＴＯ后，我国正在以更加积极的姿态融入世界。
经济全球化的到来，使各国经济
之间的相互依赖程度越来越高。
中国对外开放的不断扩大，经济保持快速稳定增长，从1978年到2004年的26年间，中国国内生产总值从1473亿美元增长到16494亿美元，年均增长
9.4%；
进出口总额从206亿美元增长到11548亿美元，年均增长超过16%；
国家外汇储备从
1.67亿美元增长到6099亿美元；
农村贫困人口由2.5亿人减少到2600万人，中国人民在
继承和发扬古老文明的基础上创造了新的历史。
综合国力大大增强，人民生活水平显著提高，对世界经济的影响逐步扩大。
中国经济这种持续增长不仅对中国人民有利，对世界经济做出
了重要的贡献，对人类的文明进步做出了重要贡献。
中国经济稳定增长给世界人民带来了信心。
当前世界经济复苏乏力，美国、日本、欧盟
世界经济的三大经济体增长势头均不够明朗。
在此情形下，中国经济持续稳定快速发展有利
于扩大全球需求，有助于提高各国对于经济发展前景的信心。
因此，许多国际公司都纷纷在
中国投资，由于中国承诺按国际规则办事，提高了跨国公司与中国合作的信心，跨国公司与
中国合作的势头加强了。
因此，中国已经成为
世界微特电机的主要市场。
2.2、我国微特电机行业面临的机遇和挑战
2.2.1激烈竞争的局面
随着我国加入wto，经济与科技一体化，我国电机行业企业将面临更激烈的竞争。
一方
面加入wto有利于我国参与经济全球化。
经济全球化是当前国际经济发展的趋势，我国
升级会员 