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类型电机的发展现状及趋势(论文).doc

  • 上传人:rwrwrw110
  • 文档编号:100534089
  • 上传时间:2022-10-09
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    电机 发展 现状 趋势 论文
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    电机的发展现状及趋势 班级:   姓名:    学号: 摘要: 电动机的使用和发展对目前日益严峻的环境问题起到重大缓解作用, 是未来科技发展的重要一环。因为当前技术水平下,主要的动力来源来自二个方面,一方面是石油,另一方面则是电力,充分利用电力资源对可持续发展来是具有极为重要的意义。同时智能化也是当今发展的潮流所向,在智能化设备当中,大多数动力源依然是电机,比如我们的新能源汽车,如果没有电机的参与,将无法实现自动泊车等智能化操作。本文依据永磁电机结构特点、工作原理及其优越性, 讨论了其应用领域和应用前景, 最后又给出了电机推广与发展所面临的问题, 对电机的发展未来做了一个较为全面的论述。 关键词:电机类别 电机原理  应用 发展 1.电机的市场需求及经济价值 1.1根据国内相关研究机构资料显示: l 2019年中国直流伺服电机市场规模将超25亿。 2017-2018年期间随着我国工业机器人的需求上涨以及国产直流伺服电机对外资品牌的替代,利好我国直流伺服电机市场,2018年我国直流伺服电机市场规模约为23.1亿元,同比增长8.18%。据前瞻测算2019年将保持高速增长态势,预计直流伺服电机市场规模达到25.3亿元。 l 2019年中国交流伺服电机市场规模将超90亿。 2010-2018年,我国交流伺服的市场规模走势呈波动趋势,但总体而言发展形势较好,2012年达到41.4亿元,为近几年的最低谷。而2013-2018年,交流伺服的市场规模开始逐年提升,随着下游行业的需求量增长,到2018年国内交流伺服的市场规模在83.1亿元左同比2017年上涨10.07%。 由以上数据表明,电机在我国的行情是程上升趋势的,随着国民经济的不断发展,电机经济价值也在不断的提高。在工业机器人和新能源汽车等下游行业发展速度迅猛的情况下。2019年国内交流伺服的市场规模将达到90亿元这个数据只是电机应用领域的其中一小部分,还有很大一部分数据没有统计,在生活以及生产的方方面面,基本都离不开电机。特别是进入二十一世纪以来, 随着全球经济社会的快速发展, 石油、煤等非可再生资源的日益枯竭, 能源紧张也成为全球共同关心的话题, 所以建设资源节约型, 环境友好型社会也成为迫切要实现的目标。在这种大背景下, 高性能电机及其驱动技术日益蓬勃发展, 并且国家发改委在“十大重点节能工程实施意见”中提出了要推广高效节能电机, 稀土永磁电机, 同时推广变频调速永磁电机等先进电机调速技术的要求, 并且随着该电机技术的日益成熟, 已经渗透到了国防、工、农业生产中, 影响着我们的日常生活。由些可见市场对电机的需要也将会是越来越大,以后电机在国民经济中所占的比例也将会越来越重。 2.电机的分类及其工作原理 2.1分类 ² 按工作电源分类:直流电动机 交流电动机:单相交流电动机、三相交流电动机 ² 按结构原理分类:异步电动机 同步电动机(转子转速与磁场转速是否同步) ² 按用途分类:驱动用电动机 控制用电动机:步进电动机(开环控制)、伺服电动机(闭环控制,更精确) ² 按转子结构分类:鼠笼型电动机 绕线型电动机 ² 2.2直流电动机的工作原理 1、 分类 A、 按励磁方式(主磁场):永磁励磁电动机 电磁励磁电动机:他励,主绕组与电枢绕组分别供电 自励:并励,串励,复励 B、按有无电刷:有刷直流电动机 无刷直流电动机:永磁体转动,不同于有刷的机械换向,无刷采用电子换向,控制器件通过控制输入定子线圈中的电流来产生旋转磁场。 2、2有刷直流电动机的工作原理 有刷直流电动机的工作原理:电机中的定子产生静止磁场。这一静止磁场围绕在电枢(或称转子)的周围。外加电源激发出电枢磁场。直流有刷电机的电机轴上还有两个圆弧形的铜片,称为换向片。电机转动时,碳质的电刷在换向器上滑动。这样就可以产生一个与定子的静止磁场相吸引的旋转磁场。电枢和定子绕组中的电流由电池或其它直流电源供给(永磁直流有刷电机的电机没有定子绕组)。电池(或直流电源)提供恒定的直流电压。电压幅度决定了电机的转速,因此是电池或直流电源是一个线性激励源。改变直流有刷电机的电机速度的最有效方式是采用脉宽调制(pwm)技术。pwm技术是以固定的频率开关恒压源。改变pwm信号的脉冲宽度可以调节电机的速度。 2.3单相交流电动机的工作原理 1)单相交流电动机是较常用的交流电动机,多用在民用电器。所以类型比较多。 分类:分类口诀:单相电机分三种,分类方式看起动 分相起动第一种,分相又分电阻和电容 电容裂相分三类,起动、运行、双电容 罩极起动第二种,凸极隐极两类型 串励起动第三种,交流直流都可用 2)单相交流电机工作原理 单相交流电机是一种用来实现电能和机械能相互转换的旋转电磁机械。本文用单相电容式电机说明:单相电机有两个绕组,即起动绕组和运行绕组。两个绕组在空间上相差90度。在起动绕组上串联了一个容量较大的电容器,当运行绕组和起动绕组通过单相交流电时,由于电容器作用使起动绕组中的电流在时间上比运行绕组的电流超前90度角,先到达最大值。在时间和空间上形成两个相同的脉冲磁场,使定子与转子之间的气隙中产生了一个旋转磁场,在旋转磁场的作用下,电机转子中产生感应电流,电流与旋转磁场互相作用产生电磁场转矩,使电机旋转起来。 2.4三相异步交流电动机的工作原理 工作原理 当向三相定子绕组中通入对称的三相交流电时,就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以n1转速旋转,转子导体开始时是静止的,故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势(感应电动势的方向用右手定则判定)。由于转子导体两端被短路环短接,在感应电动势的作用下,转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用(力的方向用左手定则判定)。电磁力对转子轴产生电磁转矩,驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。 3. 以行业前十名的汉德堡外径Ø90mm工业级直流无刷电机,举例。 汉德堡外径Ø90mm工业级直流无刷电机 ② 作电压、运行转速可根据用户需求订制; ②输出轴径、轴长、及出轴方式可根据用户需求订制; ③ 户可选择有、无霍尔驱动;电机顺时针或逆时针旋转皆可 规格参数 项目\型号 单位 9001BS 9002BS 9003BS 9004BS 20L2 40L4 60H3 20L3 40L4 60H3 20L3 40H3 60H3 30H3 30H3 极数 P 4 额定功率 W 150 300 450 250 500 750 350 700 1000 500 1300 额定电压 VDC 24 48 310 36 48 310 36 310 310 310 310 额定转速 RPM 2000 4000 6000 2000 4000 6000 2000 4000 6000 1500 6000 额定转矩 N.m 0.72 1.2 1.67 3.2 2.1 机身长度 mm 75 89 116 146 电机重量 kg 1.7 2.1 2.6 4.1 适配驱动器 DBL- 2415N 4830N 2208HV 3630N 4830N 2208HV 3630N 2208HV 22016HV 产品特性: ● 工作电压、运行转速可根据用户需求订制。12V - 310VDC ; 500Rpm - 12000 Rpm ● 输出轴径 、轴长、及出轴方式可根据用户需求订制。 ● 电机极对数、霍尔传感器角度可根据用户需求订制。 ● 用户可选择有、无霍尔驱动。 ● 可选配:减速结构、刹车器、内置驱动器。 ● 端盖可用铝合金或不锈钢材料。 ● 轴承型式:含油轴承或滚动轴承。 ● 电机顺时针或逆时针旋转皆可。 ● 启动电压稳定,体积小,扭力大,噪音低,寿命长,效率高,精度准,节能环保等。 应用领域/环境: 医疗器械:医疗泵、离心机、搅拌仪器、蠕动泵、生物制药设备等。 工业设备:绕线机、印刷机、机器人、研磨、切割、钻孔、服装设备、升降系统、自动输送系统、自动定位系统、物位控制系统、电动执行机构、电动阀门、自动贩卖机等。 新型产业设备:电动展示台、太阳能跟踪系统、卫星信号跟踪系统、纸币捆扎机。 产品优点: 启动电压稳定,体积小、扭力大、噪音低、寿命长、效率高、精度准、节能环保等。 3.电机新能源汽车应用举例 汽车尾气恰恰是雾霾形成的重要因素,对环境造成了很大污染,故开发新能源汽车替代传统燃油车已成大势所趋。纯电动汽车是一种机电一体化设备,集成了电子技术、计算机技术、通信技术、传感检测技术等交叉的系统技术。作为纯电动汽车的驱动核心,电动机性能好坏直接影响着整车的质量优劣,故对永磁同步电动机性能参数选用基本原则的分析、性能参数整定计算方法的确定,以及永磁同步电动机交流伺服系统的原理分析与应用前景展望显得尤为重要。 3.1 纯电动汽车用电动机性能要求及性能参数选用原则 电动机作为纯电动汽车的驱动核心,在整个纯电动汽车驱动系统中尤为重要。故要求能够满足频繁启停、频繁加减速以及在低速或爬坡阶段有较大扭矩的输出,在高速行驶时有较低的扭矩输出等,且需具有较大的变速范围。其主要性能参数包括电动机类型、效率、尺寸及机械特性等。 其电动机驱动系统的主要性能要求如下: ² 体积小、重量轻   应尽可能减小对有效车载空间的占用,减少系统的总重量。电动机尽可能采用铝合金外壳,以降低电动机的重量。各种控制装置的重量和冷却系统的重量也要尽可能轻,同时控制装置的各元器件布置应尽可能集中,以节能空间。 ² 在整个运行范围内的高效率   一次充电续驶里程长,特别是路况复杂以及行驶方式频繁改变时,低负荷运行也应该具有较高的效率。 ² 低速大转矩特性及较宽范围内的恒功率特性   即使没有变速器,电动机及本身也应满足所需要的转矩特性。以获得所需要的启动、加速、行驶、减速、制动等所需的功率及转矩。电动机具有自动调速功能,因此,可以减轻驾驶员的操纵强度,提高驾驶的舒适度,并且能够达到与内燃机汽车加速踏板同样的控制响应。 ² 高可靠性   在任何情况下都应确保具有高安全性 ² 高电压   在允许 的范围内应尽可能采用高电压,可以减小电动机的尺寸和导线等装备的尺寸,特别是可以降低逆变器的成本。 ² 电气系统安全性高   各种动力电池组和电动机的工作电压可达到300V以上,对电气系统安全性和控制系统的安全性,都必须符合相关车辆电气控制的安全性能标准和规定。   另外,电动汽车电机还要求耐高温和耐潮湿性强,运行时噪声低,能够在较恶劣的环境下长时间工作,要求具有电极结构简单适合大批量生产,电动机使用维修方便等特点。 4.总结电机的发展趋势 电机经历了一百多年的技术发展,电动机自身的理论基本成熟。随着电工技术的发展,对电能的转换、控制以及高效使用的要求越来越高。电磁材料的性能不断提高,电工电子技术的广泛应用,为电动机的发展注入了新的活力。未来的电机将沿着体积更小,机电能量转换效率更高以及控制方式更加灵活的方式发展下去。具体内容如下: 4.1 由有刷至无刷 过去,
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