控制电机《电机与拖动》

第 10章 控 制 电 机 10.1 第 10章 控 制 电 机 第 10章 控 制 电 机 10.2 伺服电动机 步进电动机 测速发电机 直线电动机 自 整 角 机 旋转变压器 本 章 小 结习题与思考题本 章 内 容 第 10章 控 制 电 机 10.3 控 制 电 动 机 主 要 应 用 于 自 动 控 制 系 统 中 ， 用 来 实 现 信 号 的 检 测 、 转 换 和传 递 ， 作 为 测 量 、 执 行 和 校 正 等 元 件 使 用 。 功 率 一 般 从 数 毫 瓦 到 数 百 瓦 。 普 通 动 力 电 动 机 的 主 要 任 务 是 实 现 能 量 转 换 ， 主 要 要 求 是 提 高 电 机 的 能量 转 换 效 率 等 经 济 指 标 ， 以 及 起 动 、 调 速 等 性 能 。 控 制 电 动 机 的 主 要 任 务 是完 成 控 制 信 号 的 检 测 、 变 换 和 传 递 ， 因 此 ， 对 控 制 电 动 机 的 主 要 要 求 是 快 速响 应 、 高 精 度 、 高 灵 敏 度 及 高 可 靠 性 。 控 制 电 动 机 种 类 繁 多 ， 本 章 主 要 介 绍 常 用 的 控 制 电 动 机 的 基 本 工 作 原 理 。 第 10章 控 制 电 机 10.4 10.1 伺 服 电 动 机 伺 服 电 动 机 又 称 执 行 电 动 机 ， 它 能 把 接 受 的 电 压 信 号 转 换 为 电 动 机 转 轴 上的 机 械 角 位 移 或 角 速 度 的 变 化 ， 具 有 服 从 控 制 信 号 的 要 求 而 动 作 的 功 能 ： 在 信号 来 到 之 前 ， 转 子 静 止 不 动 ； 信 号 来 到 之 后 ， 转 子 立 即 转 动 ； 当 信 号 消 失 ， 转子 能 即 时 停 转 。 由 于 这 种 “ 伺 服 ” 的 性 能 因 此 命 名 。 自 动 控 制 系 统 对 伺 服 电 动 机 的 基 本 要 求 是 ： (1) 宽 广 的 调 速 范 围 ， 机 械 特 性 和 调 节 特 性 均 为 线 性 。 (2) 快 速 响 应 性 能 好 ， 即 机 电 时 间 常 数 要 小 ， 在 控 制 信 号 变 化 时 ， 能 迅 速地 从 一 种 状 态 过 渡 到 另 一 种 状 态 。 (3) 灵 敏 度 要 高 ， 即 在 很 小 的 控 制 电 压 信 号 作 用 下 ， 伺 服 电 动 机 就 能 起 动运 转 。 (4) 无 自 转 现 象 。 所 谓 自 转 现 象 就 是 转 动 中 的 伺 服 电 动 机 在 控 制 电 压 为 零时 继 续 转 动 的 现 象 ； 无 自 转 现 象 就 是 控 制 电 压 降 到 零 时 ， 伺 服 电 动 机 立 即 自 行停 转 。 按 伺 服 电 动 机 的 控 制 电 压 来 分 ， 伺 服 电 动 机 可 分 为 直 流 伺 服 电 动 机 和 交 流 伺 服 电 动 机 两 大 类 。 直 流 伺 服 电 动 机 的 输 出 功 率 可 达 数 百 瓦 ， 主 要 用 于 功 率 较大 的 控 制 系 统 。 交 流 伺 服 电 动 机 的 输 出 功 率 较 小 ， 一 般 为 几 十 瓦 ， 主 要 用 于 功率 较 小 的 控 制 系 统 。 第 10章 控 制 电 机 10.5 一 、 直 流 伺 服 电 动 机 10.1 伺 服 电 动 机 1. 基 本 结 构 与 工 作 原 理 一 般 的 直 流 伺 服 电 动 机 的 结 构 与 普 通 小 型 直 流 电 动 机 相 同 ， 按 照 励 磁 方式 的 不 同 ， 可 分 为 电 磁 式 和 永 磁 式 。 电 磁 式 直 流 伺 服 电 动 机 的 磁 场 由 励 磁 电流 通 过 励 磁 绕 组 产 生 ， 一 般 多 用 他 励 式 励 磁 。 永 磁 式 直 流 伺 服 电 动 机 的 磁 场由 永 磁 铁 产 生 ， 无 需 励 磁 绕 组 和 励 磁 电 流 。 直 流 伺 服 电 动 机 的 控 制 方 式 有 两 种 ： 电 枢 控 制 和 磁 场 控 制 。 所 谓 电 枢 控制 ， 即 磁 场 绕 组 加 恒 定 励 磁 电 压 ， 电 枢 绕 组 加 控 制 电 压 ， 当 负 载 转 矩 恒 定 时 ，电 枢 的 控 制 电 压 升 高 ， 电 动 机 的 转 速 就 升 高 ； 反 之 ， 减 小 电 枢 控 制 电 压 ， 电动 机 的 转 速 就 降 低 ； 改 变 控 制 电 压 的 极 性 ， 电 动 机 就 反 转 ； 控 制 电 压 为 零 ，电 动 机 就 停 转 。 电 枢 控 制 方 式 的 直 流 伺 服 电 动 机 如 图 10.1所 示 。 电 动 机 也 可 采 用 磁 场 控 制 ， 即 磁 场 绕 组 加 控 制 电 压 ， 而 电 枢 绕 组 加 恒 定电 压 控 制 方 式 ， 改 变 励 磁 电 压 的 大 小 和 方 向 ， 就 能 改 变 电 动 机 的 转 速 与 转 向 。可 见 ， 电 磁 式 直 流 伺 服 电 动 机 有 电 枢 控 制 和 磁 场 控 制 两 种 控 制 转 速 的 方 式 ，而 对 永 磁 式 直 流 伺 服 电 动 机 来 讲 ， 则 只 有 电 枢 控 制 一 种 方 式 。 第 10章 控 制 电 机 10.6 10.1 伺 服 电 动 机 图 10.1 电 枢 控 制 方 式 的 直 流 伺 服 电 动 机 电 动 机 也 可 采 用 磁 场 控 制 ， 即 磁 场 绕 组 加控 制 电 压 ， 而 电 枢 绕 组 加 恒 定 电 压 控 制 方 式 ，改 变 励 磁 电 压 的 大 小 和 方 向 ， 就 能 改 变 电 动 机的 转 速 与 转 向 。 可 见 ， 电 磁 式 直 流 伺 服 电 动 机有 电 枢 控 制 和 磁 场 控 制 两 种 控 制 转 速 的 方 式 ，而 对 永 磁 式 直 流 伺 服 电 动 机 来 讲 ， 则 只 有 电 枢控 制 一 种 方 式 。 电 枢 控 制 的 主 要 优 点 为 ， 没 有 控 制 信 号 时 ，电 枢 电 流 等 于 零 ， 电 枢 中 没 有 损 耗 ， 只 有 不 大的 励 磁 损 耗 。 磁 场 控 制 的 性 能 较 差 ， 其 优 点 是控 制 功 率 小 ， 仅 用 于 小 功 率 电 动 机 中 。 自 动 控制 系 统 中 多 采 用 电 枢 控 制 方 式 ， 因 此 本 节 只 分析 电 枢 控 制 方 式 的 直 流 伺 服 电 动 机 。 为 了 提 高 快 速 响 应 能 力 ， 必 须 减 少 转 动 惯 量 ， 所 以 直 流 伺 服 电 动 机 的 电 枢 通 常 做 成 盘 形或 空 心 杯 形 ， 使 其 具 有 转 子 轻 、 转 动 惯 量 小 的特 点 。 第 10章 控 制 电 机 10.7 10.1 伺 服 电 动 机 电 枢 控 制 方 式 的 直 流 伺 服 电 动 机 的 工 作 原 理 与 普 通 的 直 流 电 动 机 相 似 。当 励 磁 绕 组 接 在 电 压 恒 定 的 励 磁 电 源 上 时 ， 就 会 有 励 磁 电 流 If流 过 ， 并 在 气 隙中 产 生 主 磁 通 ； 当 有 控 制 电 压 Uc作 用 在 电 枢 绕 组 上 时 ， 就 有 电 枢 电 流 Ic流 过 ，电 枢 电 流 Ic与 磁 通 相 互 作 用 ， 产 生 电 磁 转 矩 T带 动 负 载 运 行 。 当 控 制 信 号 消失 时 ， Uc= 0， Ic = 0， T = 0， 电 动 机 自 行 停 转 ， 不 会 出 现 自 转 现 象 。 2. 控 制 特 性 1) 机 械 特 性 机 械 特 性 是 指 励 磁 电 压 Uf恒 定 ， 电 枢 的 控 制 电 压 UK为 一 个 定 值 时 ， 电 动机 的 转 速 和 电 磁 转 矩 T之 间 的 关 系 ， 即 Uf为 常 数 时 的 n f(T)， 如 图 10.2(a)所 示 。 已 知 直 流 电 动 机 的 机 械 特 性 是 式 中 U、 R、 Ce、 CT分 别 表 示 电 枢 电 压 、 电 枢 回 路 的 电 阻 、 电 动 势 常数 和 转 矩 常 数 。 在 电 枢 控 制 方 式 的 直 流 伺 服 电 动 机 中 ， 控 制 电 压 Uc加 在 电 枢 绕 组 上 ， 即 U=Uc， 代 入 式 (10.1)， 得 到 直 流 伺 服 电 动 机 的 机 械 特 性 表 达 式 为 2e e TU Rn TC C C (10.1) c 02e e TU Rn T n TC C C (10.2) 第 10章 控 制 电 机 10.8 10.1 伺 服 电 动 机 式 中 ， 理 想 空 载 转 速 ； c0 eUn C 2e TRC C 斜 率 。 对 上 式 应 考 虑 两 种 特 殊 情 况 ： 当 转 矩 为 零 时 ， 电 动 机 的 转 速 仅 与 电 枢 电压 有 关 ， 此 时 的 转 速 为 直 流 伺 服 电 动 机 的 理 想 空 载 转 速 ， 理 想 空 载 转 速 与 电枢 电 压 成 正 比 ， 即 当 转 速 为 零 时 ， 电 动 机 的 转 矩 仅 与 电 枢 电 压 有 关 ， 此 时 的 转 矩 称 为 堵 转转 矩 。 堵 转 转 矩 与 电 枢 电 压 成 正 比 ， 即 0 eUn n C (10.3) TC T UR (10.4) 当 控 制 电 压 Uc一 定 时 ， 随 着 转 矩 T的 增 加 ， 转 速 n成 正 比 的 下 降 ， 机 械特 性 为 向 下 倾 斜 的 直 线 ， 所 以 直 流 伺 服 电 动 机 机 械 特 性 的 线 性 度 很 好 。 当Uc不 同 时 ， 其 斜 率 不 变 ， 机 械 特 性 为 一 组 平 行 线 ， 随 着 Uc的 降 低 ， 机 械特 性 平 行 地 向 下 移 动 。 第 10章 控 制 电 机 10.9 10.1 伺 服 电 动 机 (a) 机 械 特 性 (b) 调 节 特 性 图 10.2 直 流 伺 服 电 动 机 的 运 行 特 性 2) 调 节 特 性 调 节 特 性 是 指 电 磁 转 矩 恒 定 时 ， 电 动 机 的 转 速 随 控 制 电 压 的 变 化 关系 ， 即 T为 常 数 时 的 n = f(UK)。 调 节 特 性 也 称 为 控 制 特 性 。 如 图 10.2(b)所示 。 在 式 (10.2)中 ， 令 Uc为 常 数 ， T为 变 量 ， n = f(T)是 机 械 特 性 ； 若 令 T为常 数 ， Uc为 变 量 ， n = f(Uc)是 调 节 特 性 ， 如 图 10.2(b)所 示 ， 也 是 直 线 ， 所以 调 节 特 性 的 线 性 度 也 很 好 。 当 转 速 为 零 时 ， 对 应 不 同 的 电 磁 转 矩 可 得 到 不 同 的 起 动 电 压 Uc0。 当电 枢 电 压 小 于 起 动 电 压 时 ， 伺 服 电 动 机 将 不 能 起 动 。 在 式 (10.2)中 令 n = 0能 方 便 地 计 算 出 起 动 电 压 Uc0为 C0 TRTU C (10.5) 第 10章 控 制 电 机 10.10 10.1 伺 服 电 动 机 一 般 把 调 节 特 性 图 上 横 坐 标 从 零 到 起 动 电 压 这 一 范 围 称 为 失 灵 区 。 在失 灵 区 以 内 ， 即 使 电 枢 有 外 加 电 压 ， 电 动 机 也 转 不 起 来 。 显 而 易 见 ， 失 灵区 的 大 小 与 负 载 转 矩 成 正 比 ， 负 载 转 矩 越 大 ， 失 灵 区 也 越 大 。 直 流 伺 服 电 动 机 的 优 点 是 起 动 转 矩 大 、 机 械 特 性 和 调 节 特 性 的 线 性 度好 、 调 速 范 围 大 。 其 缺 点 是 电 刷 和 换 向 器 之 间 的 火 花 会 产 生 无 线 电 干 扰 信号 ， 维 修 比 较 困 难 。 二 、 交 流 伺 服 电 动 机 1. 基 本 结 构 和 工 作 原 理 交 流 伺 服 电 动 机 一 般 是 两 相 交 流 异 步 电 动 机 ， 由 定 子 和 转 子 两 部 分组 成 。 交 流 伺 服 电 动 机 的 转 子 有 笼 型 和 杯 型 两 种 。 无 论 哪 一 种 转 子 ， 它的 转 子 电 阻 都 做 得 比 较 大 ， 其 目 的 是 使 转 子 在 转 动 时 产 生 制 动 转 矩 ， 使它 在 控 制 绕 组 不 加 电 压 时 ， 能 及 时 制 动 ， 防 止 自 转 。 交 流 伺 服 电 动 机 的定 子 上 嵌 放 着 在 空 间 相 距 90电 角 度 的 两 相 分 布 绕 组 ， 两 个 定 子 绕 组 结 构 完 全 相 同 ， 使 用 时 一 个 绕 组 作 励 磁 用 ， 另 一 个 绕 组 作 控 制 用 。 为 励 磁电 压 ， 为 控 制 电 压 ， 与 同 频 率 。 其 结 构 示 意 图 如 图 10.3所 示 。 fUcU fU cU 第 10章 控 制 电 机 10.11 10.1 伺 服 电 动 机 当 励 磁 绕 组 和 控 制 绕 组 均 加 互 差 90 电 角度 的 交 流 电 压 时 ， 在 空 间 形 成 圆 形 旋 转 磁 场 (控 制 电 压 和 励 磁 电 压 的 幅 值 相 等 ) 或 椭 圆 形 旋转 磁 场 (控 制 电 压 和 励 磁 电 压 幅 值 不 等 )， 转 子在 旋 转 磁 场 作 用 下 旋 转 。 当 控 制 电 压 和 励 磁 电压 的 幅 值 相 等 时 ， 控 制 二 者 的 相 位 差 也 能 产 生旋 转 磁 场 。 普 通 的 两 相 异 步 电 动 机 存 在 着 自 转 现 象 ，这 可 以 通 过 图 10.4所 示 的 机 械 特 性 来 说 明 。 对 异 步 电 动 机 而 言 ， 临 界 转 差 率 sm与 转 子电 阻 成 正 比 ， 即 式 中 转 子 电 阻 R2折 算 到 定 子 侧 的 折 算值 ； 转 子 漏 电 抗 X2折 算 到 定 子 侧 的 折 算值 。 图 10.3 交 流 伺 服 电 动 机 结 构 示 意 图 图 10.4 异 步 电 动 机 的 机 械 特 性 2m 2 21 1 2( )Rs R X X (10.6) 2R2X 第 10章 控 制 电 机 10.12 普 通 的 两 相 异 步 电 动 机 的 转 子 电 阻 较 小 ， sm也 较 小 ， 机 械 特 性 如 图 10.4中 的 曲 线 1所 示 ， 线 性 变 化 范 围 较 小 。 当 运 行 中 的 两 相 异 步 电 动 机 中 有 一 相 绕 组 断 电 时 就 成 为 单 相 异 步 电 动 机 。单 相 异 步 电 动 机 中 的 气 隙 磁 场 为 脉 动 磁 场 ， 可 以 分 解 为 正 转 和 反 转 两 个 旋 转磁 场 ， 分 别 产 生 正 转 电 磁 转 矩 T+与 反 转 电 磁 转 矩 T-， 在 图 10.5中 用 虚 线 表 示 ，电 动 机 的 电 磁 转 矩 T为 T+与 T-的 代 数 和 ， 在 图 中 用 实 线 表 示 。 10.1 伺 服 电 动 机 图 10.5 转 子 电 阻 对 交 流 伺 服 电 动 机 机 械 特 性 的 影 响 第 10章 控 制 电 机 10.13 10.1 伺 服 电 动 机 当 转 子 电 阻 较 小 时 ， 从 图 10.5(a)中 可 以 看 出 ， 在 正 转 范 围 内 ， 即 当 n0时 ， T0， 所 以 当 在 运 行 中 的 两 相 异 步 电 动 机 由 于 断 开 一 相 而 成 为 单 相 异 步电 动 机 时 仍 有 电 磁 转 矩 T， 只 要 T大 于 负 载 转 矩 TL， 电 动 机 就 会 继 续 运 转 而 形成 自 转 现 象 。 普 通 的 单 相 异 步 电 动 机 在 起 动 时 ， 就 利 用 自 转 现 象 ， 把 起 动 绕组 串 联 电 容 器 后 与 工 作 绕 组 并 联 接 在 交 流 电 源 上 ， 作 为 两 相 异 步 电 动 机 而 起动 ， 起 动 完 毕 后 就 将 起 动 绕 组 切 除 ， 成 为 单 相 异 步 电 动 机 ， 带 动 负 载 ， 继 续运 转 。 交 流 伺 服 电 动 机 必 须 克 服 自 转 现 象 ， 否 则 当 控 制 电 压 为 零 时 ， 电 动 机 还会 继 续 运 转 ， 出 现 失 控 状 态 。 当 励 磁 电 压 不 为 零 ， 控 制 电 压 为 零 时 ， 交 流 伺服 电 动 机 相 当 于 一 台 单 相 异 步 电 动 机 ， 若 转 子 电 阻 较 小 ， 则 电 动 机 还 会 按 原来 的 运 行 方 向 转 动 ， 电 磁 转 矩 仍 为 拖 动 转 矩 ， 此 时 的 机 械 特 性 如 图 10.5 (a)所示 。 交 流 伺 服 电 动 机 用 增 加 转 子 电 阻 的 方 法 来 防 止 自 转 现 象 的 发 生 。 由 式(10.6)可 知 ， 增 大 转 子 电 阻 可 使 临 界 转 差 率 Sm增 大 ， 当 转 子 电 阻 增 大 到 一 定 值 时 ， 可 使 Sm1， 电 动 机 的 机 械 特 性 曲 线 近 似 为 线 性 ， 对 应 的 机 械 特 性 曲 线如 图 10.4中 曲 线 2所 示 ， 这 样 可 使 伺 服 电 动 机 的 调 速 范 围 大 ， 在 大 范 围 内 能 稳定 运 行 。 若 在 运 行 中 控 制 电 压 Uc变 为 零 ， 交 流 伺 服 电 动 机 变 为 单 相 第 10章 控 制 电 机 10.14 10.1 伺 服 电 动 机 异 步 电 动 机 ， 其 机 械 特 性 如 图 10.5(b)的 实 线 所 示 ， 在 正 转 范 围 内 ， 即 n 0时 ，T 或 时 ， 转 子 因某 种 原 因 离 开 = 时 ， 电 磁 转 矩 却 不 能 再恢 复 到 原 平 衡 点 ， 因 此 = 为 不 稳 定 的 平 衡点 。 两 个 不 稳 定 的 平 衡 点 之 间 即 为 步 进 电 动机 的 静 态 稳 定 区 域 ， 稳 定 区 域 为 + 。 2) 最 大 静 转 矩 矩 角 特 性 中 ， 静 转 矩 的 最 大 值 称 为 最 大 静 转 矩 。 当 = /2时 ， T有 最 大 值Tsm， 由 式 (10.9)可 知 ， 最 大 静 转 矩 。 2. 反 应 式 步 进 电 动 机 的 动 特 性 步 进 电 动 机 的 动 特 性 是 指 步 进 电 动 机 从 一 种 通 电 状 态 转 换 到 另 一 种 通 电2T kI 第 10章 控 制 电 机 10.30 10.2 步 进 电 动 机 状 态 时 所 表 现 出 的 性 质 。 动 态 特 性 包 括 动 稳 定 区 、 起 动 转 矩 、 起 动 频 率 及 矩 频特 性 等 。 1) 动 稳 定 区 步 进 电 动 机 的 动 稳 定 区 是 指 使 步 进 电 动 机 从 一 个 稳 定 状 态 切 换 到 另 一 稳 定状 态 而 不 失 步 的 区 域 。 动 稳 定 区 如 图 10.14所 示 ， 设 步 进 电 动 机 的 初 始 状 态 的 矩角 特 性 为 图 中 曲 线 1， 稳 定 点 为 A点 ， 通 电 状 态 改 变 后 的 矩 角 特 性 为 曲 线 2， 稳定 点 为 B点 。 由 矩 角 特 性 可 知 ， 起 始 位 置 只 有 在 a点 与 b点 之 间 时 ， 才 能 到 达 新的 稳 定 点 B， ab区 间 称 为 步 进 电 动 机 的 空 载 稳 定 区 。 用 失 调 角 表 示 的 区 间为 。 se se 图 10.14 步 进 电 动 机 的 动 稳 定 区 稳 定 区 的 边 界 点 a到 初 始 稳 定 平 衡 点A的 角 度 ， 用 表 示 ， 称 为 稳 定 裕 量 角 ，稳 定 裕 量 角 与 步 距 角 之 间 的 关 系 为r ser se (10.10) 第 10章 控 制 电 机 10.31 10.2 步 进 电 动 机 稳 定 裕 量 角 越 大 ， 步 进 电 动 机 运 行 越 稳 定 ， 当 稳 定 裕 量 角 趋 于 零 时 ， 电 动 机不 能 稳 定 工 作 。 步 距 角 越 大 ， 裕 量 角 也 就 越 小 。 显 然 ， 步 距 角 越 小 ， 步 进 电 动 机的 稳 定 性 越 好 。 2) 起 动 转 矩 反 应 式 步 进 电 动 机 的 最 大 起 动 转 矩 与 最 大 静 转 矩 之 间 有 如 下 关 系 式 中 Tst最 大 起 动 转 矩 。 当 负 载 转 矩 大 于 最 大 起 动 转 矩 时 ， 步 进 电 动 机 将 不 能 起 动 。 3) 起 动 频 率 起 动 频 率 是 指 在 一 定 负 载 条 件 下 ， 步 进 电 动 机 能 够 不 失 步 地 起 动 的 脉 冲 最 高频 率 。 因 为 步 进 电 动 机 在 起 动 时 ， 除 了 要 克 服 静 负 载 转 矩 以 外 ， 还 要 克 服 加 速 时的 负 载 转 矩 ， 如 果 起 动 时 频 率 过 高 ， 转 子 就 可 能 跟 不 上 而 造 成 振 荡 。 因 此 ， 规 定在 一 定 负 载 转 矩 下 能 不 失 步 运 行 的 最 高 频 率 叫 做 连 续 运 行 频 率 。 由 于 此 时 加 速 度 较 小 ， 机 械 惯 性 影 响 不 大 ， 所 以 连 续 运 行 频 率 要 比 起 动 频 率 高 得 多 。 起 动 频 率 的 大 小 与 以 下 几 个 因 素 有 关 ： 起 动 频 率 与 步 进 电 动 机 的 步 距 角 有 关 。 步 距 角 越 小 ， 起 动 频 率 越 高 ； 步 进 电 动 机 的 最 大 静 态 转 矩 越 大 ， 起 动 频 率越 高 ； 转 子 齿 数 多 ， 步 距 角 小 ， 起 动 频 率 高 ； 电 路 时 间 常 数 大 ， 起 动 频 率 降 低 。 se smst cosT T mc (10.11) stf se 第 10章 控 制 电 机 10.32 10.2 步 进 电 动 机 对 于 使 用 者 而 言 ， 要 想 增 大 起 动 频 率 ， 可 增 大 起 动 电 流 或 减 小 电 路 的 时间 常 数 。 4) 矩 频 特 性 步 进 电 动 机 的 主 要 性 能 指 标 是 矩 频 特 性 。 步 进 电 动 机 的 矩 频 特 性 曲 线 的 纵坐 标 为 电 磁 转 矩 T， 横 坐 标 为 工 作 频 率 f。 典 型 的 步 进 电 动 机 矩 频 特 性 曲 线 如 图10.15所 示 。 从 图 中 可 看 出 ， 步 进 电 动 机 的 转 矩 随 频 率的 增 大 而 减 小 。 步 进 电 动 机 的 矩 频 特 性 曲 线 和 许 多 因素 有 关 ， 这 些 因 素 包 括 步 进 电 动 机 的 转 子 直 径 、 转 子铁 心 有 效 长 度 、 齿 数 、 齿 形 、 齿 槽 比 、 步 进 电 动 机 内部 的 磁 路 、 绕 组 的 绕 线 方 式 、 定 转 子 间 的 气 隙 、 控 制线 路 的 电 压 等 。 很 明 显 ， 其 中 有 的 因 素 是 步 进 电 动 机在 制 造 时 已 确 定 的 ， 使 用 者 是 不 能 改 变 的 ， 但 有 些 因素 使 用 者 是 可 以 改 变 的 ， 如 控 制 方 式 、 绕 组 工 作 电 压 、 线 路 时 间 常 数 等 。 选 用 步 进 电 动 机 时 要 根 据 在 系 统 中 的 实 际 工 作 情况 ， 综 台 考 虑 步 距 角 、 转 矩 、 频 率 以 及 精 度 是 否 能 满足 系 统 的 要 求 。 图 10.15 步 进 电 动 机 的 矩 频 特 性 第 10章 控 制 电 机 10.33 10.3 测 速 发 电 机 测 速 发 电 机 能 把 机 械 转 速 转 换 成 与 之 成 正 比 的 电 压 信 号 ， 可 以 用 作 检 测元 件 、 解 算 元 件 、 角 速 度 信 号 元 件 ， 广 泛 地 应 用 于 自 动 控 制 、 测 量 技 术 和 计算 技 术 等 装 置 中 。 自 动 控 制 系 统 对 测 速 发 电 机 的 要 求 是 ： (1) 线 性 度 好 ， 即 输 出 电 压 要 严 格 与 转 速 成 正 比 ， 并 不 受 温 度 等 外 界 条件 变 化 的 影 响 。 (2) 灵 敏 度 高 ， 即 在 一 定 的 转 速 下 ， 输 出 电 压 值 要 尽 可 能 大 。 (3) 不 灵 敏 区 小 。 (4) 转 动 惯 量 小 ， 以 保 证 测 速 的 快 速 性 。 按 电 流 种 类 的 不 同 ， 测 速 发 电 机 可 分 为 直 流 测 速 发 电 机 和 交 流 测 速 发 电机 两 大 类 。 直 流 测 速 发 电 机 又 有 永 磁 式 和 电 磁 式 之 分 ； 交 流 测 速 发 电 机 分 为同 步 测 速 发 电 机 和 异 步 测 速 发 电 机 。 第 10章 控 制 电 机 10.34 10.3 测 速 发 电 机 一 、 直 流 测 速 发 电 机 直 流 测 速 发 电 机 的 结 构 和 原 理 都 与 他 励 直 流 发 电 机 基 本 相 同 ， 也 是 由 装有 磁 极 的 定 子 、 电 枢 和 换 向 器 等 组 成 。 按 照 励 磁 方 式 的 不 同 ， 可 分 为 永 磁 式和 电 磁 式 两 种 。 永 磁 式 直 流 测 速 发 电 机 采 用 矫 顽 力 高 的 磁 钢 制 成 磁 极 ， 结 构简 单 ， 不 需 另 加 励 磁 电 源 ， 也 不 因 励 磁 绕 组 温 度 变 化 而 影 响 输 出 电 压 ， 应 用较 广 。 电 磁 式 直 流 测 速 发 电 机 由 他 励 方 式 励 磁 。 直 流 测 速 发 电 机 的 输 出 电 压 U与 转 速 n之 间 的 关 系 U=f(n)称 为 输 出 特 性 。 第 1章 中 已 分 析 过 ， 当 定 子 每 极 磁 通 为 常 数 时 ， 发 电 机 的 电 枢 电 动 势 为 式 中 Ce电 势 常 数 。 此 时 ， 输 出 电 压 U为 式 中 Ra电 枢 回 路 电 阻 ； RL负 载 电 阻 。 a eE C n (10.12) La a a e aUU E R I C n RR (10.13) e aL1C nU knRR (10.14) 式 中 常 数 ， 即 输 出 特 性 的 斜 率 。 e a L1 /C nk R R 第 10章 控 制 电 机 10.35 10.3 测 速 发 电 机 此 时 ， 输 出 电 压 U与 转 速 n成 正 比 ， 如 图 10.16所 示 。 当 负 载 增 加 时 ， 由式 (10.14)可 知 ， k将 减 小 ， 输 出 特 性 下 移 。 曲 线 1为 空 载 时 的 输 出 特 性 ， 曲 线2为 负 载 时 的 输 出 特 性 。 实 际 运 行 中 ， 直 流 测 速 发 电 机 的 输 出 电 压 与转 速 之 间 并 不 能 保 持 严 格 的 正 比 关 系 ， 实 际 输 出特 性 如 图 10.16中 的 曲 线 3所 示 ， 实 际 输 出 电 压 与理 想 输 出 电 压 之 间 产 生 了 误 差 。 产 生 误 差 的 原 因主 要 有 以 下 几 个 方 面 。 图 10.16 直 流 测 速 发 电 机 的 输 出 特 性 1. 电 枢 反 应 产 生 误 差 的 主 要 原 因 是 电 枢 反 应 的 去 磁 作 用 。 电 枢 反 应 使 得 主 磁 通 发 生 变化 ， 式 (10.12)中 的 电 动 势 常 数 Ce将 不 是 常 值 ， 而 是 随 负 载 电 流 变 化 而 变 化 的 ，负 载 电 流 升 高 则 电 动 势 系 数 Ce略 有 减 小 ， 特 性 曲 线 向 下 弯 曲 ， 如 图 10.16中 的 曲线 3所 示 。 转 速 愈 高 ， Ea愈 大 ， Ia也 愈 大 ， 电 枢 反 应 的 去 磁 作 用 就 愈 强 ， 误 差 也愈 大 。 为 消 除 电 枢 反 应 的 影 响 ， 除 在 设 计 时 采 用 补 偿 绕 组 进 行 补 偿 ， 结 构 上 加大 气 隙 削 弱 电 枢 反 应 的 影 响 外 ， 使 用 时 应 使 发 电 机 的 负 载 电 阻 阻 值 等 于 或 大 于 第 10章 控 制 电 机 10.36 10.3 测 速 发 电 机 负 载 电 阻 的 规 定 值 ， 并 限 制 测 速 发 电 机 的 转 速 不 能 太 高 。 这 样 可 使 负 载 电 流对 电 枢 反 应 的 影 响 尽 可 能 小 。 此 外 增 大 负 载 电 阻 还 可 以 使 发 电 机 的 灵 敏 性 增强 。 2. 电 刷 接 触 电 阻 的 影 响 电 刷 接 触 电 阻 为 非 线 性 电 阻 ， 当 测 速 发 电 机 的 转 速 低 ， 输 出 电 压 也 低 时 ，接 触 电 阻 较 大 ， 电 刷 接 触 电 阻 压 降 在 总 电 枢 电 压 中 所 占 比 重 大 ， 实 际 输 出 电压 较 小 ； 而 当 转 速 升 高 时 接 触 电 阻 变 小 ， 接 触 电 阻 压 降 也 变 小 。 因 此 在 低 转速 时 转 速 与 电 压 间 的 关 系 由 于 接 触 电 阻 的 非 线 性 影 响 而 有 一 个 不 灵 敏 区 。 考虑 电 刷 接 触 电 阻 影 响 后 的 特 性 曲 线 如 图 10.17所 示 。 为 减 小 电 刷 接 触 电 阻 的 影响 ， 使 用 时 可 对 低 输 出 电 压 进 行 非 线 性 补 偿 。 图 10.17 直 流 测 速 发 电 动 机 实 际 输 出 特 性 3. 纹 波 影 响 由 于 换 向 片 数 量 有 限 ， 实 际 输 出电 压 是 一 个 脉 动 的 直 流 ， 虽 然 脉 动 分量 在 整 个 输 出 电 压 中 所 占 比 重 不 大 (高速 时 约 为 1%)， 但 对 高 精 度 系 统 是 不允 许 的 。 为 消 除 脉 动 影 响 可 在 电 压 输出 电 路 中 加 入 滤 波 电 路 。 第 10章 控 制 电 机 10.37 10.3 测 速 发 电 机 二 、 交 流 测 速 发 电 机 交 流 测 速 发 电 机 分 为 同 步 测 速 发 电 机 和 异 步 测 速 发 电 机 两 种 。 同 步 测 速发 电 机 的 输 出 频 率 和 电 压 幅 值 均 随 转 速 的 变 化 而 变 化 ， 因 此 一 般 用 作 指 示 式转 速 计 ， 很 少 用 于 控 制 系 统 中 的 转 速 测 量 。 异 步 测 速 发 电 机 的 输 出 电 压 频 率与 励 磁 电 压 频 率 相 同 而 与 转 速 无 关 ， 其 输 出 电 压 与 转 速 n成 正 比 ， 因 此 在 控制 系 统 中 得 到 广 泛 的 应 用 。 1. 交 流 异 步 测 速 发 电 机 异 步 测 速 发 电 机 分 为 笼 型 和 空 心 杯 型 两 种 ， 笼 型 测 速 发 电 机 不 如 空 心 杯型 测 速 发 电 动 机 的 测 量 精 度 高 ， 而 且 空 心 杯 型 测 速 发 电 机 的 转 动 惯 量 也 小 ，适 合 于 快 速 系 统 ， 因 此 目 前 应 用 比 较 广 泛 的 是 空 心 杯 型 测 速 发 电 机 。 空 心 杯型 测 速 发 电 机 的 结 构 与 空 心 杯 型 伺 服 电 动 机 的 结 构 基 本 相 同 。 它 由 外 定 子 、空 心 杯 型 转 子 、 内 定 子 等 三 部 分 组 成 。 外 定 子 放 置 励 磁 绕 组 ， 接 交 流 电 源 ； 内 定 子 上 放 置 输 出 绕 组 ， 这 两 套 绕 组 在 空 间 相 隔 90 电 角 度 。 为 获 得 线 性 较好 的 电 压 输 出 信 号 ， 空 心 杯 形 转 子 由 电 阻 率 较 大 和 温 度 系 数 较 低 的 非 磁 性 村料 制 成 ， 如 磷 青 铜 、 锡 锌 青 铜 、 硅 锰 青 铜 等 ， 杯 厚 0.2 mm 0.3mm。 第 10章 控 制 电 机 10.38 10.3 测 速 发 电 机 图 10. 18为 空 心 杯 型 异 步 测 速 发 电 机 的 原 理 图 。在 图 中 定 子 两 相 绕 组 在 空 间 位 置 上 严 格 相 差 90电 角 度 ， 在 一 相 上 加 恒 频 恒 压 的 交 流 电 源 ， 使 其作 为 励 磁 绕 组 产 生 励 磁 磁 通 ； 另 一 相 作 为 输 出 绕组 ， 输 出 电 压 U2与 励 磁 绕 组 电 源 同 频 率 ， 幅 值 与转 速 成 正 比 。 发 电 机 励 磁 绕 组 中 加 入 恒 频 恒 压 的 励 磁 电 压时 ， 励 磁 绕 组 中 有 励 磁 电 流 流 过 ， 产 生 与 电 源 同频 率 的 脉 动 磁 动 势 Fd和 脉 动 磁 通 。 磁 动 势 Fd和 磁 通 在 励 磁 绕 组 的 轴 线 方 向 上 脉 动 ， 称 为 直轴 磁 动 势 和 磁 通 。 图 10.18 异 步 测 速 发 电 机 工 作 原 理 图 dd 电 动 机 转 子 和 输 出 绕 组 中 的 电 动 势 及 由 此 而 产 生 的 反 应 磁 动 势 ， 根 据 电动 机 的 转 速 可 分 两 种 情 况 1) n=0 电 动 机 不 转 当 n=0时 ， 即 转 子 不 动 时 ， 直 轴 脉 振 磁 通 在 转 子 中 产 生 的 感 应 电 动 势 为 变压 器 电 动 势 。 由 于 转 子 是 闭 合 的 ， 这 个 变 压 器 电 动 势 将 产 生 转 子 电 流 、 根 据电 磁 感 应 理 论 ， 该 电 流 所 产 生 的 磁 通 方 向 应 与 励 磁 绕 组 所 产 生 的 直 轴 磁 通 d 第 10章 控 制 电 机 10.39 10.3 测 速 发 电 机 相 反 ， 所 以 二 者 的 合 成 磁 通 还 是 直 轴 磁 通 。 由 于 输 出 绕 组 与 励 磁 绕 组 互 相垂 直 ， 合 成 磁 通 也 与 输 出 绕 组 的 轴 线 垂 直 ， 因 此 输 出 绕 组 与 磁 通 没 有 耦 合关 系 故 不 产 生 感 应 电 动 势 ， 输 出 电 压 U2为 零 。 2) n0电 动 机 旋 转 当 转 子 转 动 时 ， 转 子 切 割 脉 动 磁 通 ， 产 生 切 割 电 动 势 Er， 切 割 电动 势 的 大 小 可 通 过 式 (10.14)计 算 。式 中 Cr转 子 电 动 势 常 数 ； 脉 动 磁 通 幅 值 。 可 见 ， 转 子 电 动 势 的 幅 值 与 转 速 成 正 比 。 转 子 电 动 势 的 方 向 可 用 右 手定 则 判 断 。 转 子 中 的 感 应 电 动 势 在 转 子 杯 中 产 生 短 路 电 流 IS， 考 虑 转 子 漏抗 的 影 响 ， 转 子 电 流 要 滞 后 转 子 感 应 电 动 势 一 定 的 电 角 度 。 短 路 电 流 IS产生 脉 动 磁 动 势 Fr， 转 子 的 脉 动 磁 动 势 可 分 解 为 直 轴 磁 动 势 Frd和 交 轴 磁 动 势 Frq， 直 轴 磁 动 势 将 影 响 励 磁 磁 动 势 并 使 励 磁 电 流 发 生 变 化 ， 交 轴 磁 动 势Frq产 生 交 轴 磁 通 。 交 轴 磁 通 与 输 出 绕 组 交 链 感 应 出 频 率 与 励 磁 频 率 相同 ， 幅 值 与 交 轴 磁 通 成 正 比 的 感 应 电 动 势 E2。 由 于 Frq Fr Er n， 所 以 E2 n， 即 输 出 绕 组 的 感 应 电 动 势 的 幅 值正 比 于 测 速 发 电 动 机 的 转 速 ， 而 频 率 与 转 速 无 关 为 励 磁 电 源 的 频 率 。 dr r dE C n (10.15) d q qq q 第 10章 控 制 电 机 10.40 10.3 测 速 发 电 机 定 、 转 子 中 的 电 流 、 电 动 势 及 空 间 磁 动 势 与 磁 通 间 的 关 系 如 图 10.18所 示 。 交 流 异 步 测 速 发 电 动 机 的 输 出 特 性 U2 =f(n)如 图 10.19所 示 。 图 10.19 交 流 异 步 测 速 发 电 动 机 的 输 出 特 性 当 忽 略 励 磁 绕 组 的 漏 阻 抗 时 ， 只 要 电 源 电压 Uf恒 定 ， 则 为 常 数 ， 由 上 述 分 析 可 知 ， 输出 绕 组 的 感 应 电 动 势 E2及 空 载 输 出 电 压 U2都 与n成 正 比 ， 理 想 空 载 输 出 特 性 为 直 线 ， 如 图10.19中 的 直 线 1所 示 。 测 速 发 电 动 机 实 际 运 行 时 ， 由 图 10.18可 知 ，转 子 切 割 而 产 生 的 磁 动 势 Frd是 起 去 磁 作 用的 ， 使 合 成 后 d轴 上 总 的 磁 通 减 少 ， 输 出 绕 组感 应 电 动 势 E2减 少 ， 输 出 电 压 U2随 之 降 低 ， 所以 实 际 的 空 载 输 出 特 性 如 图 10.19中 的 曲 线 2所示 。 dq 当 测 速 发 电 机 的 输 出 绕 组 接 上 负 载 阻 抗 ZL时 ， 由 于 输 出 绕 组 本 身 有 漏 阻 抗Z2， 会 产 生 漏 阻 抗 压 降 ， 使 输 出 电 压 降 低 ， 这 时 输 出 电 压 为 22 L L L 2 2 L22 2 2 1 /EEU E Z I Z I ZZ Z Z Z (10.16) 第 10章 控 制 电 机 10.41 10.3 测 速 发 电 机 上 式 说 明 ， 负 载 运 行 时 ， 输 出 电 压 U2不 仅 与 输 出 绕 组 的 感 应 电 动 势 E2有 关 ， 而 且 还 与 负 载 的 大 小 和 性 质 有 关 。 带 负 载 运 行 时 的 输 出 特 性 如 图 10.19中 的 曲 线 3所 示 。 交 流 测 速 发 电 机 存 在 剩 余 电 压 。 剩 余 电 压 是 指 励 磁 电 压 已 经 供 给 ， 转 子转 速 为 零 时 ， 输 出 绕 组 产 生 的 电 压 。 剩 余 电 压 的 存 在 ， 使 转 子 不 转 时 也 有 输 出 电 压 ， 造 成 失 控 ； 转 子 旋 转 时 ，它 叠 加 在 输 出 电 压 上 ， 使 输 出 电 压 的 大 小 及 相 位 发 生 变 化 ， 造 成 误 差 。 产 生 剩 余 电 压 的 原 因 很 多 ， 其 中 之 一 是 由 于 加 工 、 装 配 过 程 中 存 在 机 械上 的 不 对 称 及 定 子 磁 性 材 料 性 能 的 不 一 致 性 ， 励 磁 绕 组 与 输 出 绕 组 在 空 间 不是 严 格 地 相 差 90 电 角 度 ， 这 时 两 绕 组 之 间 就 有 电 磁 耦 合 ， 当 励 磁 绕 组 接 电源 ， 即 使 转 子 不 转 ， 电 磁 耦 合 会 使 输 出 绕 组 产 生 感 应 电 动 势 ， 从 而 产 生 剩 余电 压 。 选 择 高 质 量 的 各 方 向 特 性 一 致 的 磁 性 材 料 ， 在 机 械 加 工 和 装 配 过 程 中提 高 机 械 精 度 ， 以 及 装 配 补 偿 绕 组 可 以 减 少 剩 余 电 压 。 使 用 者 则 可 通 过 电 路 补 偿 的 方 法 去 除 剩 余 电 压 的 影 响 。 第 10章 控 制 电 机 10.42 10.3 测 速 发 电 机 2. 交 流 同 步 测 速 发 电 机 同 步 测 速 发 电 机 的 转 子 为 永 磁 式 ， 即 采 用 永 久 磁 铁 做 磁 极 ； 定 子 上嵌 放 着 单 相 输 出 绕 组 。 当 转 子 旋 转 时 ， 输 出 绕 组 产 生 单 相 的 交 变 电 动 势 ，其 有 效 值 ， 而 其 交 变 电 动 势 的 频 率 为 f=pn/60。 输 出 绕 组 产 生 的 感 应 电 动 势 E， 其 大 小 与 转 速 成 正 比 ， 但 是 其 交 变的 频 率 也 与 转 速 成 正 比 变 化 就 带 来 了 麻 烦 。 因 为 当 输 出 绕 组 接 负 载 时 ，负 载 的 阻 抗 会 随 频 率 的 变 化 而 变 化 ， 也 就 会 随 转 速 的 变 化 而 变 化 ， 不 会是 一 个 定 值 ， 使 输 出 特 性 不 能 保 持 线 性 关 系 。 由 于 存 在 这 样 的 问 题 ， 因此 同 步 测 速 发 电 机 不 像 异 步 测 速 发 电 动 机 那 样 得 到 广 泛 的 应 用 。 如 果 用整 流 电 路 将 同 步 测 速 发 电 机 输 出 的 交 流 电 压 整 流 为 直 流 电 压 输 出 ， 就 可以 消 除 频 率 随 转 速 变 化 带 来 的 缺 陷 ， 使 输 出 的 直 流 电 压 与 转 速 成 正 比 ，这 时 用 同 步 发 电 机 测 量 转 速 就 有 较 好 的 线 性 度 。 第 10章 控 制 电 机 10.43 10.4 直 线 电 动 机 直 线 电 动 机 就 是 把 电 能 直 接 转 换 成 直 线 运 动 的 机 械 能 的 电 动 机 。 当 然 旋转 电 动 机 也 可 以 通 过 转 换 装 置 ， 将 旋 转 运 动 转 变 为 直 线 运 动 ， 带 动 负 载 作 直线 运 行 。 但 由 于 有 中 间 转 换 装 置 ， 使 得 这 种 拖 动 系 统 效 率 低 、 体 积 大 、 成 本高 。 直 线 电 动 机 不 需 要 转 换 装 置 ， 自 身 能 产 生 直 线 作 用 力 ， 直 接 带 动 负 载 作直 线 运 动 ， 因 而 使 系 统 结 构 简 单 ， 运 行 效 率 和 传 动 精 度 均 较 高 。 与 旋 转 电 动 机 对 应 ， 直 线 电 动 机 也 分 为 直 线 异 步 电 动 机 、 直 线 同 步 电 动机 、 直 线 直 流 电 动 机 。 在 直 线 电 动 机 中 ， 直 线 异 步 电 动 机 应 用 最 广 泛 。 本 节将 以 直 线 异 步 电 动 机 为 例 ， 介 绍 直 线 电 动 机 的 结 构 形 式 和 工 作 原 理 。 一 、 直 线 电 动 机 的 结 构 形 式 直 线 异 步 电 动 机 主 要 有 平 板 型 、 圆 筒 型 和 圆 盘 型 3种 型 式 。 1. 平 板 型 直 线 异 步 电 动 机 平 板 型 直 线 异 步 电 动 机 可 以 看 成 是 从 旋 转 电 动 机 演 变 而 来 的 。 可 以 设 想 ，有 一 台 极 数 很 多 的 三 相 异 步 电 动 机 ， 其 定 子 半 径 相 当 大 ， 定 子 内 表 面 的 某 一段 可 以 认 为 是 直 线 ， 则 这 一 段 便 是 直 线 电 动 机 。 也 可 以 认 为 把 旋 转 电 动 机 的定 子 和 转 子 沿 径 向 剖 开 ， 并 展 开 成 平 面 ， 就 得 到 了 最 简 单 的 平 板 型 直 线 电 动机 ， 如 图 10.20所 示 。 第 10章 控 制 电 机 10.44 10.4 直 线 电 动 机 (a) 旋 转 电 动 机 (b) 平 板 型 直 线 异 步 电 动 机 图 10.20 直 线 异 步 电 动 机 的 形 成 旋 转 电 动 机 的 定 子 和 转 子 ， 在 直 线 电 动 机 中 又 称 为 初 级 和 次 级 (滑 子 )。直 线 电 动 机 的 运 行 方 式 可 以 是 固 定 初 级 ， 让 次 级 运 动 ， 此 时 称 为 动 次 级 ； 相反 ， 也 可 以 固 定 次 级 而 让 初 级 运 动 ， 则 称 为 动 初 级 。 为 了 在 运 动 过 程 中 始 终 保 持 初 级 和 次 级 耦 合 ， 初 级 和 次 级 的 长 度 不 应 相 同 ， 可 以 使 初 级 长 于 次 级 ，称 为 短 次 级 (短 滑 子 )； 也 可 以 使 次 级 长 于 初 级 ， 称 为 短 初 级 ， 如 图 10.21所 示 。由 于 短 初 级 结 构 比 较 简 单 ， 制 造 和 运 行 成 本 较 低 ， 故 一 般 常 用 短 初 级 。 第 10章 控 制 电 机 10.45 10.4 直 线 电 动 机 图 10.21 平 板 型 直 线 异 步 电 动 机 (单 边 型 )结 构 示 意 图 图 10.21所 示 的 平 板 型 直 线 电动 机 仅 在 次 级 的 一 边 安 装 有 初 级 ，这 种 结 构 型 式 称 为 单 边 型 。 单 边型 直 线 异 步 电 动 机 除 了 产 生 切 向力 外 ， 还 会 在 初 、 次 级 间 产 生 较大 的 法 向 力 ， 这 在 某 些 应 用 中 是不 希 望 的 ， 为 了 更 充 分 地 利 用 次级 和 消 除 法 向 力 ， 次 级 的 两 侧 都安 装 初 级 ， 这 种 结 构 型 式 称 为 双边 型 ， 如 图 10.22所 示 。 平 板 型 直 线 异 步 电 动 机 的 初级 铁 心 由 硅 钢 片 叠 装 而 成 ， 表 面开 有 齿 槽 ， 槽 中 安 放 着 三 相 绕 组 。最 常 用 的 次 级 结 构 有 3种 形 式 ： (1) 用 整 块 钢 板 制 成 ， 称 为钢 次 级 或 磁 性 次 级 ， 这 时 ， 钢 既起 导 磁 作 用 ， 又 起 导 电 作 用 ； 图 10.22 平 板 型 直 线 异 步 电 动 机 (双 边 型 )结 构 示 意 图 第 10章 控 制 电 机 10.46 10.4 直 线 电 动 机 (2) 为 钢 板 上 覆 合 一 层 铜 板 或 铝 板 ， 称 为 覆 合 次 级 ， 钢 主 要 用 于 导 磁 ，而 铜 或 铝 用 于 导 电 ； (3) 是 单 纯 的 铜 板 或 铝 板 ， 称 为 铜 (铝 )次 级 或 非 磁 性 次 级 ， 这 种 次 级 一 般用 于 双 边 型 电 动 机 中 。 2. 圆 筒 型 直 线 异