特种电机的种类和主要特点

特种电机的种类和主要特点特种电机发展很快，种类繁多，而且不断产生新的品种和规格，因此不论是从原理、结构，还是从功能、使用等方面进行比较严格的划分都是比较困难的。根据资料了解到，目前电机大概可划分为如下几大类：永磁电机、伺服驱动与控制类电机、磁阻类电机、信号检测类电机和非传统电磁原理电机等。

1、永磁电机

电机是以磁场为媒介进行机械能和电能相互转换的电磁装置。在电机内建立进行机电能量转换所必需的气隙磁场有两种方法：一种是在电机绕组内通过电流来产生磁场。另一种是由永磁体来产生磁场。用永磁体来产生励磁磁场的电机称为永磁电机。在特种电机中，永磁电机使用最为广泛，产量也最大，占特种电机总量的 85% 以上。永磁电机历史悠久，但真正的发展是近年来随着高性能稀土永磁材料的发展而发展起来的。目前，稀土永磁电机的单台容量已超过1000 kW，最高转速已超过 300000 r/min，最低转速低于 0.01 r/min，最小电机的外径只有 0.8 mm，长度为 1.2 mm。永磁电机主要包括永磁直流电动机、永磁同步电动机、永磁同步发电机、永磁无刷直流电动机、永磁步进电动机和永磁直线电动机等。

与传统的电磁电机相比，永磁电机，特别是稀土永磁电机，具有结构简单、运行可靠、体积小、质量轻、损耗小、效率高等显著优点，并且其形状和尺寸可以灵活多样，因而应用范围极为广泛。

2、伺服驱动与控制类电机

伺服驱动与控制类电机最早是因军事装备的需要而发展起来的。随着电力电子技术、计算机技术、新材料技术、控制理论的不断发展进步，以及装备系统对电机控制的速度、精度和实时性要求的不断提高，伺服驱动与控制类电机得到了空前的发展。与传统电机相比，伺服驱动与控制类特种电机是根据现代运动控制的需要，以电磁理论为基础，主要研究一组特定的输入控制变量和输出被控制变量之间的关系。此类电机主要包括矢量控制感应电动机、开关磁阻电动机及驱动器、永磁交流伺服电动机及系统、永磁无刷直流电动机及控制器、步进电动机及驱动器、有限转角电动机、直线电动机，磁滞电动机、交直流两用电动机等。伺服驱动与控制类电动机的主要特点是：

1)因控制的需要，尤其是因运动控制(工业进步)而产生，或为了适应控制的要求而改变电机的功能特性。

2)输入和输出均为可控变量，很多情况下通过控制系统而相互关联。

3)理论分析、研究复杂，不仅需要电磁基本理论，而且涉及控制理论、电力电子技术、计算机技术、集成电路技术和新材料技术等多门学科。

4)具有系统性和集成性，技术含量高。

5)由于大多采用电力电子装置供电，故损耗研究相对复杂。

3、磁阻类电动机

磁阻类电动机的运行通俗地讲是电磁铁的原理。其结构特点使磁阻随着转子的旋转角度而变化，自感和互感都是旋转角度的函数。磁阻电动机储存的磁能随着转子的旋转角度位置而变化，按照适当的时序向绕组提供电流即可产生转矩。

本篇所述磁阻电动机有开关磁阻电动机及驱动器、步进电动机及驱动器、低速同步电动机三大类。

磁阻类电动机的特点主要是：

1)发热集中在定子上，转子发热少。

2)转子为凸极，结构简单、牢固，耐热性好。

3)绕组简单，多为集中绕组。

4)励磁调节简单。

开关磁阻电动机结构简单，有较大的比功率，但转矩波动大，易产生振动和噪声;电机数学模型不明确;控制复杂。低速同步电动机有较大的自整步能力，转矩波动小，数学模型明确，但转子制造相对复杂。步进电动机可用于开环位置控制，系统简单，但低频时容易产生振荡、失步，采用细分驱动技术可减少失步，但控制较复杂。

4、信号检测类电机

信号检测类电机是输入和输出呈某种严格函数关系的一类特种电机，其主要功能就是将运动物体的速度或位置等转换成电信号。这类电机主要有自整角机、旋转变压器、感应移相器、感应同步器、轴角编码器、测速发电机、电机扩大机等。近年来，高精度、高可靠性的无刷自整角机、旋转变压器、感应移相器、测速发电机，以及多极和双通道自整角机、旋转变压器、感应移相器，磁阻式自整角机和旋转变压器、微动同步器等特殊原理及特殊要求的信号检测类特种电机市场日趋扩大。这类电机广泛应用于导弹、火箭、人造卫星、宇宙飞船、舰船、飞机、自行火炮、雷达、战车等武器装备中，用作各类自动化装置的定位、位置传感与指示、坐标变换与解算、速度解算与反馈。在工业自动化方面，则越来越多地用于自动控制、遥控、遥测和自动监控系统中的检测和解算。

这类电机具有体积小、重量轻、精度高、可靠性高、工作寿命长并能承受恶劣环境等特点。由于功能的不同、励磁方式的不同、电流种类的不同、安装方式的不同、冷却方式的不同以及环境条件要求的不同等，信号检测类特种电机种类繁多、零部件多、结构精密、复杂多样，和其他信号检测用传感器相比，这类电机具有很好的电磁兼容性能和耐受恶劣环境条件的能力。

5、非传统电磁原理电机

从工作原理来看，有些特种电机已经突破了传统电机理论的范畴。传统电机是以磁场为媒介进行机电能量转换的电磁装置。而随着现代科学技术的飞速发展，近年来借助微电子技术、精密机械技术、新材料技术、生物技术以及计算机技术等开发研究出许多基于新原理的特种电机。如超声波电机、微波电动机、静电电机、磁致伸缩驱动器、非晶合金电机、分子电动机、光热电机、仿生电机、记忆合金电机等。