直流電機(jī)的特性和種類

1、直流電機(jī)的特性和種類2、 前面一章敘述的是由永久磁鐵作定子、鐵芯線圈作轉(zhuǎn)子、帶電刷的直流電動機(jī)的工作原理。通常稱為“永磁式有刷”直流電動機(jī)。長期以來，這種電動機(jī)一直在被廣泛地應(yīng)用著。 除了永磁式有刷直流電動機(jī)外，還有其他幾種直流電動機(jī)。一種是有永久磁鐵和電刷，但其轉(zhuǎn)子沒有鐵芯，稱為“無鐵芯”直流電動機(jī)；另一種是定子采用電磁線圈代替永久磁鐵稱為“電磁式有刷”(繞線式)直流電動機(jī)，這種電動機(jī)的轉(zhuǎn)子同定子一樣，都采用鐵芯線圈產(chǎn)生工作磁場。 繞線式電動機(jī)有三種形式。定、轉(zhuǎn)子線圈串聯(lián)連接的稱為“串勵”電動機(jī)；并聯(lián)連接的稱為“并勵”電動機(jī)；定子線圈一分兩路，一路與轉(zhuǎn)子串聯(lián)連接，另一路與轉(zhuǎn)子并聯(lián)連接的稱為“

2、復(fù)勵”電動機(jī)。 還有沒有整流子和電刷的，根據(jù)電子切換原理控制定子電流的電動機(jī)稱為“無刷”直流電動機(jī)；不連續(xù)旋轉(zhuǎn)，而是以某一角度間歇轉(zhuǎn)動的電動機(jī)稱為“步進(jìn)”電動機(jī)；不是旋轉(zhuǎn)而是作直線運動的電動機(jī)稱為“直線”電動機(jī)。其中，無刷電動機(jī)和步進(jìn)電動機(jī)雖然可劃分在直流電動機(jī)范疇，但是只給它們提供直流電源是不夠的，還必須給它們配置類似于交流伺服電動機(jī)的電子開關(guān)電路。 為了說明電動機(jī)的原理，通常都是從永磁式有刷直流電動機(jī)的特性說起。 “輸入電流和轉(zhuǎn)矩成正比”是最基本的特性之一。電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩也就是旋轉(zhuǎn)力矩來源于放置在磁場中的轉(zhuǎn)子線圈所受的“電磁力”(參見第34頁)。這個電磁力與磁場強(qiáng)度的強(qiáng)弱和流過線圈的電流的大

3、小成正比。定子采用永久磁鐵的電動機(jī)磁場強(qiáng)度一定，所以它的電磁力的大小只與電流的大小有關(guān)。也可以說電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子電流成正比。 如果把上述轉(zhuǎn)矩和電流的關(guān)系描繪成曲線，就會發(fā)現(xiàn)它是一條直線，通常還稱為“線性”特性。通過這條曲線可以看出，轉(zhuǎn)矩和電流始；終是沿著那條斜線變化。不管在曲線上哪一點，只要電流變化，轉(zhuǎn)矩：就會跟著變化。 “轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速成反比是電動機(jī)的另一特性。電風(fēng)扇和玩具車等，都是電動機(jī)驅(qū)動的機(jī)械負(fù)載。電動機(jī)不接負(fù)載的旋轉(zhuǎn)稱為“空載旋轉(zhuǎn)”。這個狀態(tài)下的轉(zhuǎn)速稱為“空載轉(zhuǎn)速、電流稱為“空載電流。電動機(jī)從空載狀態(tài)開始旋轉(zhuǎn)：負(fù)載逐漸加大。右邊圖形就描述了這種狀態(tài)下負(fù)載與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線。 這也是一

4、條反傾斜直線，通常稱轉(zhuǎn)矩一轉(zhuǎn)速特性為反比例特性。當(dāng)施加在電動機(jī)的電壓變化時，曲線也隨之做上下平移。轉(zhuǎn)矩一電流、轉(zhuǎn)矩一轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速一電壓等特性曲線都是直線，所以使得電動機(jī)的控制變得更為簡單。尤其是有了電流控制，使得電動機(jī)在啟停時，都可以按所需要的加、減速任意設(shè)置了。 永磁式電動機(jī)由于定子使用的是磁鐵，與繞線式電動機(jī)相比，它不需要另外增加產(chǎn)生磁場的電能；同時，轉(zhuǎn)子又采用高磁通密度的鐵芯，所以效率高是它的一個特點。另外，使用整流子和電刷結(jié)構(gòu)，可以不使用特殊的電子線路。這些都是它的優(yōu)點。 當(dāng)然，使用這些結(jié)構(gòu)亦有它的缺點。由于整流子和電刷的機(jī)械接觸，隨著電動機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，勢必產(chǎn)生噪聲，這將限制了轉(zhuǎn)子的高速

5、旋轉(zhuǎn)；由于磨損需要定期更換電刷和定期維護(hù)，這勢必會減少它的使用壽命(參見第22頁)；又由于電感線圈的存在，產(chǎn)生電氣噪聲等都是它轉(zhuǎn)子采用硅鋼片疊片鐵芯，其重量加大了轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣性。更重要的是轉(zhuǎn)子鐵芯和線圈之間，相對定子磁極的間隙隨著轉(zhuǎn)子的位置不同，對磁通的影響也不同。因為磁通總是避開間隙較大的地方而是沿著間隙較小、導(dǎo)磁率較高的地方流過，所以轉(zhuǎn)動中就有可能發(fā)生轉(zhuǎn)矩為零的死區(qū)。高速旋轉(zhuǎn)時還不會出現(xiàn)什么問題，低速旋轉(zhuǎn)時就有可能產(chǎn)生時快時慢，用術(shù)語來說是“齒槽效應(yīng)。為了減小這種齒槽效應(yīng)，人們下了很多工夫，比如增加轉(zhuǎn)子極數(shù)、將轉(zhuǎn)子鐵芯形狀做成扇形等。 綜合考慮上述各種優(yōu)缺點，永磁式有刷直流電動機(jī)是一種容易

6、推廣使用的電動機(jī)。事實證明，很多產(chǎn)品的動作都是采用這種電動機(jī)驅(qū)動的。所以，我們僅僅了解產(chǎn)品目錄上標(biāo)定的“額定電壓”、“空載轉(zhuǎn)速”、“最大轉(zhuǎn)矩”是不夠的，了解電動機(jī)的性能非常重要。 為了增加有刷直流電動機(jī)的磁力，通常在線圈中插入鐵芯(芯)，但也有其缺點。還有一種轉(zhuǎn)子線圈不插鐵芯的電動機(jī)，稱為“無鐵芯”電動機(jī)。 無鐵芯電動機(jī)的轉(zhuǎn)子線圈是由導(dǎo)線繞制而成的，分圓筒型和平板型。圓筒型線圈的電動機(jī)稱為圓筒電動機(jī)、扁平線圈的電動機(jī)稱為平板型電動機(jī)。圓筒電動機(jī)的定子永久磁鐵安裝在圓筒線圈的內(nèi)側(cè)，平板型電動機(jī)定子磁鐵固定在圓盤上。因為扁平線圈的繞制方法不同，使得它有別于“印制”型電動機(jī)和“薄片線圈型電動機(jī)。 電

7、動機(jī)不安裝轉(zhuǎn)子鐵芯，使得慣性質(zhì)量減小了；還可以減小由于鐵芯外形引起的齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩。這是機(jī)械特性上的優(yōu)勢。另外，不安裝鐵芯，磁通量通過鐵芯產(chǎn)生的渦流也不存在了，這就使得電氣效率更高了。電動機(jī)的電感量小，整流時產(chǎn)生的火花也可以減少，這是電氣特長。圓筒型電動機(jī)的轉(zhuǎn)軸直徑可以做得很小，大概可以做到幾司米以內(nèi)。這樣，可以減小電動機(jī)的長度，使得制造超薄型扁平電動機(jī)成為可能。這將推動多種小型電動機(jī)的發(fā)展。 根據(jù)這些特性，雖然輸出轉(zhuǎn)矩不能太大，但是它的高速響應(yīng)是極有使用價值的。無鐵芯電動機(jī)有著優(yōu)良的控制性能多用在小轉(zhuǎn)矩輸出的伺服控制系統(tǒng)上。 安裝在火星探測器上，探測火星地面的機(jī)器人存儲器，就使用MAXON公司

8、的圓筒型無鐵芯電動機(jī)。錄制和播放音樂等需要高精度轉(zhuǎn)速的小型計算機(jī)設(shè)備的驅(qū)動電動機(jī)，多使用平板型無鐵芯電動機(jī)譽最近，隨著便攜式計算機(jī)設(shè)備的出現(xiàn)，使得超薄扁平型無刷無鐵芯電動機(jī)的應(yīng)用范圍更寬了。 并勵電動機(jī) 定子磁場以電磁鐵代替永久磁鐵，由這種定子組成的電動機(jī)稱為“繞線式有刷”直流電動機(jī)。又因為定子線圈與轉(zhuǎn)子線圈是并聯(lián)連接的，所以稱為“并勵式”電動機(jī)。 因為是并聯(lián)連接，所以定子和轉(zhuǎn)子線圈可以分別由不同的電源供電。在電氣線路上，電源與定子構(gòu)成一個回路、電源與轉(zhuǎn)子構(gòu)成另外一個回路，這樣就可以采用兩個彼此獨立的電源，避免兩個通電線圈之間的相互影響。 定子線圈與電源接通時，產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度與通入它的電流大小

9、成正比，當(dāng)流入并勵線圈的電流恒定時，產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度也恒定。 永磁式電動機(jī)的定子磁場是由磁鐵產(chǎn)生的，所以它的磁場強(qiáng)度也是恒定的。又因為大家都使用同一結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子，所以并勵電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩一電流特性和轉(zhuǎn)矩一轉(zhuǎn)速特性與永磁式直流電動機(jī)有相同的線性特性。 與永磁式直流電動機(jī)相比，定子不使用高價格的永久磁鐵，成本可以減少。永久磁鐵不容易制作，尤其是需要使用磁場強(qiáng)度很大的大型直流電動機(jī)。而制造高強(qiáng)度電磁鐵就容易得多了。這是它的優(yōu)點。但是，電磁鐵需要消耗額外的電流，使得效率有所降低。 定子和轉(zhuǎn)子的磁極方向是隨著電流方向的改變而同時改變的，所以改變電源的正負(fù)極接線并不能改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)向的。轉(zhuǎn)子線圈與定子電磁鐵并聯(lián)連

10、接 “串勵”電動機(jī)不同于并勵電動機(jī)，它的定子和轉(zhuǎn)子線圈是串聯(lián)連接的，所以稱為串勵有刷直流電動機(jī)。電氣接線是從電源的一端起，通過定子線圈，然后再通過轉(zhuǎn)子電刷整流子，最后回到電源的另一端，形成一個回路。它的特點是定子與轉(zhuǎn)子為同一電流。 串勵直流電動機(jī)的電流增加時，定子和轉(zhuǎn)子磁場同時增加。轉(zhuǎn)矩一電流特性為口杯形，也就是說轉(zhuǎn)矩與電流的平方成正比。這與磁場恒定的電動機(jī)相比，它的轉(zhuǎn)矩增加的幅度可以很大，適合于大轉(zhuǎn)矩輸出的電動機(jī)。另外，它還有空載轉(zhuǎn)速高的特性。 串勵電動機(jī)與并勵電動機(jī)一樣，不能通過改變電源的正負(fù)接線而改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)向。從電流的角度看，改變電流方向時，由于定子和轉(zhuǎn)子磁場同時改變方向，而磁場與電

11、流的方向關(guān)系并沒有改變，所以旋轉(zhuǎn)方向也不能改變。 如果把定子勵磁線圈分成兩部分，一部分與轉(zhuǎn)子線圈并聯(lián)，另一部分與定子線圈串聯(lián)，就構(gòu)成了“復(fù)勵電動機(jī)”。因為這種電動機(jī)的結(jié)構(gòu)可以分解成并勵和串勵結(jié)構(gòu)，所以它的特性也恰巧在兩者之間。 對于直流電動機(jī)來說整流子和電刷是不可缺少的，但它有弱點?，F(xiàn)在，通過電子開關(guān)線路取代機(jī)械接觸式切換線圈電流的通斷，從而產(chǎn)生了無刷電動機(jī)。在結(jié)構(gòu)配置上，無刷電動機(jī)既沒有整流子和電刷，在定轉(zhuǎn)子的磁場構(gòu)成上也與有刷電動機(jī)截然不同。無刷電動機(jī)的定子是由三組(也稱“三相”)線圈組成的，其中每一相又是由在空間上相對的兩個線圈組成。裝配線圈時應(yīng)確保三相線圈在定子上均勻分布，并使它的各邊

12、都能依次以不同的角度切割轉(zhuǎn)子。當(dāng)通入定子線圈的電流依次切換時，它的磁場就會按轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)(所以稱為“旋轉(zhuǎn)磁場”)，同時驅(qū)動永久磁鐵轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。 實現(xiàn)上述功能的必要條件就定轉(zhuǎn)子的磁極位置與定子電流切換的控制要配合好，所以必須檢測轉(zhuǎn)子磁極的位置。一般使用霍爾元件作為磁極檢測器。 無刷電動機(jī)不會產(chǎn)生由于電刷和整流子的機(jī)械接觸而形成的磨損和火花，因而壽命長，適合于高速旋轉(zhuǎn)。但是啟動時必須有單獨的電源，還需電子開關(guān)線路的配合。最近，已經(jīng)研制出了一種可以取消磁極檢測器的電子線路。使得無刷電動機(jī)的結(jié)構(gòu)變的更為簡單了。 作為直流電動機(jī)的進(jìn)化產(chǎn)品，從構(gòu)造上無刷電動機(jī)已經(jīng)可以與交流同步電動機(jī)等同對待。事實上，這

13、種無刷電動機(jī)已經(jīng)在以“交流伺服電動機(jī)”控制的伺服控制領(lǐng)域嶄露頭腳。還有VTR汽缸、收錄機(jī)的磁帶行走機(jī)構(gòu)、CD播放機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)等，既要求高速度旋轉(zhuǎn)又要耐久性使用，還有需要高精度高轉(zhuǎn)速的定位控制的機(jī)器人、NC工作機(jī)構(gòu)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)等，使用這種電動機(jī)都十分適合。 “步進(jìn)”電動機(jī)與普通連續(xù)旋轉(zhuǎn)的電動機(jī)不同，它是按定位要求發(fā)出脈沖指令，驅(qū)動電動機(jī)旋轉(zhuǎn)的。從轉(zhuǎn)動原理上看，由于這種旋轉(zhuǎn)不需要切換轉(zhuǎn)子電流，所以定子與轉(zhuǎn)子磁極間的作用力是穩(wěn)定的。這也是它不能連續(xù)旋轉(zhuǎn)的原因。 右邊圖形描述的是永磁式(permanent masnet)步進(jìn)電動機(jī)的工作原理。它的結(jié)構(gòu)與無刷電動機(jī)相同，定子采用線圈磁場，轉(zhuǎn)子則采用永久磁鐵磁

14、場。定子線圈平面與轉(zhuǎn)軸平行，其中總有1組稱為“相”的線圈在通電工作。這種電動機(jī)是按定子相線圈的個數(shù)命名的，5相就稱為五相步進(jìn)電動機(jī)。 對于步進(jìn)電動機(jī)，當(dāng)通入定子電流的相線圈產(chǎn)生的磁極與轉(zhuǎn)子磁極相互吸引時，電動機(jī)處于穩(wěn)定狀態(tài)。這一點與無刷電動機(jī)相同。如果依次切換定子通電相線圈，當(dāng)然切換應(yīng)該是在轉(zhuǎn)子磁極轉(zhuǎn)到與定子通電相線圈的磁極正好相互吸引的位置，就能形成按相角之差的定位動作。 控制定子載流相的切換需要電子線路。通過這個回路產(chǎn)生“脈沖信號”，完成定子載流相的切換驅(qū)動電動機(jī)轉(zhuǎn)動。 這種電動機(jī)的動作恰巧與刻度鐘表的秒針相類似，都是依據(jù)動力定位原理。 除了永磁式步進(jìn)電動機(jī)，實用中還有磁阻式和混合式步進(jìn)電

15、動機(jī)。后兩種與永磁式相比，有著更小的相角差。它們都是利用定子和轉(zhuǎn)子上的“齒槽”的位置關(guān)系控制電動機(jī)轉(zhuǎn)動，以便完成更精確的定位控制。 磁阻式(Variable reluctance)步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)子采用鐵磁性體，在定子磁鐵的磁化作用下產(chǎn)生磁性。 這種電動機(jī)的圓筒形轉(zhuǎn)子的外緣和定子的前端都分別加工一定數(shù)量的齒槽。當(dāng)定子產(chǎn)生的磁極吸引轉(zhuǎn)子的磁極時，轉(zhuǎn)子發(fā)生轉(zhuǎn)動。當(dāng)轉(zhuǎn)到兩齒槽頂對頂?shù)奈恢脮r，轉(zhuǎn)子就停止轉(zhuǎn)動。因為這時的磁路間隙(空氣隙)最小，磁通量集中，產(chǎn)生的電磁吸力最大，所以這是一個相對穩(wěn)定的位置。 在制作結(jié)構(gòu)上使轉(zhuǎn)子上的齒槽頂正好與下一個定子載流相的齒槽頂?shù)?2處相對應(yīng)。過了平衡位置，定子載流相也切

16、換到這一定子相線圈上。轉(zhuǎn)子因受到定子的吸引力而向前轉(zhuǎn)動12齒槽，再一次處于平衡狀態(tài)。依次進(jìn)行下去，每改變一次定子載流相，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動12齒槽。 磁阻型步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)子直徑可以做得很小，這樣它的慣性轉(zhuǎn)矩就小。這一點對于執(zhí)行控制指令，就可以顯示出高速響應(yīng)的特性。但是因為轉(zhuǎn)子磁極是通過定子磁化而來的，效率低是它的缺點。最近已不怎么使用了。 隨之而來就產(chǎn)生了混合式(hybrid)步進(jìn)電動機(jī)。它是根據(jù)磁阻型的齒形結(jié)構(gòu)進(jìn)行小角度控制，又因為轉(zhuǎn)子使用了永久磁鐵，所以比磁阻型的效率要高。轉(zhuǎn)子分N極轉(zhuǎn)子和S極轉(zhuǎn)子，是由一塊永久磁鐵將一個高磁性體一分為二形成的。兩個轉(zhuǎn)子的外緣也都加工許多小齒槽，同時它們的齒槽又都依

17、次相差12齒。 定子也要加工相應(yīng)的齒槽。通電時不同極性的兩個轉(zhuǎn)子的齒槽頂相互吸引，同極性的相互排斥。由于位移量是由齒頂和齒根的相對位置確定的，所以可以完成更精確的位移量控制。 一般情況下電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度都很高。但是作為動力驅(qū)動時，多數(shù)都采用齒輪箱減速機(jī)構(gòu)(參見第40頁)。如果把減速機(jī)構(gòu)與電動機(jī)組合成一體，就是我們要講的“齒輪”電動機(jī)了。 齒輪電動機(jī)需要合理的機(jī)械設(shè)計，包括適合轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速配合的齒輪組計算、轉(zhuǎn)矩的計算以及齒輪的負(fù)載強(qiáng)度計算等。這樣就可以省去減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計環(huán)節(jié)了。 齒輪電動機(jī)多采用直齒輪和行星齒輪機(jī)構(gòu)。為了使它應(yīng)用得更加廣泛，必須事先準(zhǔn)備好多種減速比和尺寸的齒輪機(jī)構(gòu)。 直齒輪組合型齒

18、輪傳動的作用力方向與電動機(jī)軸垂直。當(dāng)機(jī)械需要大力矩輸出時，施加在電動機(jī)上的徑向作用力就得相應(yīng)地增加更多，這時容易發(fā)生電動機(jī)振動，減少它的使用壽命。 行星齒輪機(jī)構(gòu)是一種輸出軸與電動機(jī)軸在同一直線上的減速機(jī)構(gòu)。它是由多個齒輪互相咬合形成的。咬合的齒數(shù)越多，它傳動作用力的效率就越高，同時多段組合起來還容易獲得較大的減速比。另外，因為施加在電動機(jī)上的徑向作用力幾乎為零，所以電動機(jī)不需要多余的抗彎力。 還有一種齒輪電動機(jī)，因為使用的是蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，所以只用1段組合就能獲得較大的減速比。又因為它的輸出力矩與電動機(jī)軸垂直，所以很適合作汽車?yán)锏挠晁⒑妥詣哟半妱訖C(jī)。另外，還有一種齒條齒輪型直線電動機(jī)。汽車內(nèi)控制

19、換氣操作手柄動作的電動機(jī)就屬于這一類。 需要低速輸出時，如果使用一般的電動機(jī)就有可能出現(xiàn)轉(zhuǎn)矩不足或齒槽效應(yīng)(參見第58頁)等不利于電動機(jī)穩(wěn)定輸出的現(xiàn)象。這里，介紹一種把幾個齒輪組合起來形成電動機(jī)的減速機(jī)構(gòu)。但是每多使用一個齒輪，傳動的機(jī)械能就要相應(yīng)地減少一部分，影響電動機(jī)的使用效率；還有，齒輪咬合時必然會產(chǎn)生機(jī)械噪聲，齒輪的個數(shù)增多也會使電動機(jī)的重量變得很大。 作為開發(fā)產(chǎn)品，“直接傳動”式電動機(jī)已經(jīng)問世。這種電動機(jī)不需要減速齒輪就可能獲得大的轉(zhuǎn)矩輸出，并具有低速穩(wěn)定性能。它的旋轉(zhuǎn)原理與無刷電動機(jī)大體相同，但是為了適合低速旋轉(zhuǎn)，在結(jié)構(gòu)上它的定子增加了更多的磁極數(shù)，從十極開始，甚至超過了二十極；為

20、了獲得大轉(zhuǎn)矩輸出，電動機(jī)的轉(zhuǎn)子做成大直徑扁平形、定子裝配在大直徑轉(zhuǎn)子內(nèi)部，這一點與普通的電動機(jī)的裝配方式正好相反。 直接傳動式電動機(jī)沒有齒輪，它的整個裝配部件的數(shù)量也都較少。由于裝配緊湊，它有高效率、沒有噪聲、它的機(jī)械故障也少。最近洗衣機(jī)等家用電器都在使用這種電動機(jī)。 使用無齒輪直接傳動式電動機(jī)還有一個理由，那就是精密儀器要求電動機(jī)的傳動無誤差。齒輪在咬合中必然會有間隙，那么產(chǎn)生機(jī)械摩擦的“嘎嗒聲”就不可避免了；如果齒輪咬合中一點間隙都沒有，電動機(jī)就轉(zhuǎn)不了。為了使電動機(jī)能平滑地旋轉(zhuǎn)，把間隙限制到最小是完全必要的。但是精密儀器對間隙的要求，恐怕要影響到電動機(jī)的正常旋轉(zhuǎn)了。所以，要求高精度旋轉(zhuǎn)時，

21、只能使用直接傳動式電動機(jī)，而不能使用齒輪電動機(jī)。 直接傳動式電動機(jī)除了適用低轉(zhuǎn)速一高轉(zhuǎn)矩情況，它還適用于那些對轉(zhuǎn)速精度要求較高的場合。因為它同時具有高轉(zhuǎn)速一低轉(zhuǎn)矩特性，而不用改變電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)。這樣電動機(jī)的尺寸就可以作得很小。 計算機(jī)用的磁盤驅(qū)動器和光驅(qū)傳動電動機(jī)、VTR磁頭轉(zhuǎn)動電動機(jī)等都使用這種直接傳動式電動機(jī)。能正確完成定位和速度控制的機(jī)器人使用這種電動機(jī)的例子也有。 手機(jī)(移動)電話接受信號時，為了不對周圍環(huán)境產(chǎn)生影響，通過振動功能向攜帶者傳遞信號到達(dá)的信息。移動電話具有的這種振動功能主要是由小型直流電動機(jī)完成的。 普通電動機(jī)為了確保旋轉(zhuǎn)的平滑性，在轉(zhuǎn)弓等旋轉(zhuǎn)裝置的裝配過程中，對于它們

22、重心的平衡有著嚴(yán)格的要求。即使高速旋轉(zhuǎn)也不會產(chǎn)生多大振動。如果使旋轉(zhuǎn)裝置偏離平衡位置，在重心不穩(wěn)定的狀態(tài)下旋動就有可能產(chǎn)生振動。所以，人為地改變電動機(jī)的裝配重心，便可以得到所需要的振動功能。 具有振動功能的電動機(jī)，如果把它的轉(zhuǎn)動軸裝配成圖中描述的那個樣子，就可以使它們的重心偏移。電動機(jī)在這種狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)時，因為重心偏離轉(zhuǎn)軸，振動就產(chǎn)生了。移動，電話的振動功能就是把電動機(jī)的振動傳送到電話外殼而使人們感知從而得知信息的到達(dá)。移動電話上使用的是長約10mm、直徑在5mm以下超小型電動機(jī)。這其中還可以作成有直徑為3mm的電動機(jī)。 同樣，電動牙刷也采用了重心偏離產(chǎn)生振動的原理。把電動機(jī)的振動傳遞到牙刷，引

23、起牙刷的往復(fù)動作。 手動刷牙的往復(fù)頻率，即使是大人也不過在每分鐘80下以內(nèi)，而電動牙刷所產(chǎn)生的振動頻率能達(dá)到每分鐘3 0007 000下。所以，使用電動牙刷就可以在很短的時間內(nèi)把牙齒刷得干干凈凈。 除了重心偏離的旋轉(zhuǎn)能產(chǎn)生振動以外，還有另外一種振動器。它的原理是通過彈簧和磁鐵沿重力方向作往復(fù)運動產(chǎn)生振動。 一般情況下，電動機(jī)是以旋動的形式提供動力的。但是，還有一種在平面上任意做直線運動的電動機(jī)。 廣義上把做直線運動的電動機(jī)稱為“直線”電動機(jī)。如果將產(chǎn)生磁場的線圈沿直線方向排列并按順序依次切換線圈電流的通入，然后再在它的上面裝設(shè)能夠往復(fù)運動的永久磁鐵或高磁性體，就可以構(gòu)成直線電動機(jī)了。簡單地說，

24、把一個無刷電動機(jī)的定子沿直線展開就形成了直線電動機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子是一個上面裝有能夠左右移動稱為“動子”的平板裝置。 前面已經(jīng)敘述過了，通過齒輪減速機(jī)構(gòu)就能實現(xiàn)將電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動。但是這種方式很難達(dá)到所要求的控制精度和控制速度。在這一點上，使用直線電動機(jī)，就比較容易達(dá)到高精度定位和快速動作，因為它可以直接產(chǎn)生直線運動。 采用同一原理還能制造出“平面伺服電動機(jī)”，它是由動子在并列的平面線圈上自由移動形成的。通常使用的Xy繪圖儀，就是采用電動機(jī)分別控制平面的x軸和y軸坐標(biāo)。因為是直接在平面上劃直線，而不是采用兩直線運動的組合，所以高精度定位和快速控制都可實現(xiàn)。 如果把線路看作定子的展開，再

25、用車身代替動子，就可以形成“直線電動機(jī)車：了。日本鐵路現(xiàn)已投入使用的磁懸浮電機(jī)車，就屬于這種直線電動機(jī)車。這類機(jī)車沒有車輪，它是依靠磁鐵把車體懸浮起來運行，其原理與直線電動機(jī)完全相同。無刷電動機(jī)在直線上展開就能形成直線電動機(jī) 音響裝置等使用的都是類似的動態(tài)揚聲器，它們的工作原理是由磁鐵與線圈之間產(chǎn)生振動，再通過錐形紙發(fā)出聲音。線圈裝設(shè)在一個叉形磁化鐵內(nèi)，電流通入時，兩磁鐵相互作用使線圈產(chǎn)生運動。聲音信號是一種很復(fù)雜的交流波。髓著這一信號的波動，線圈將作前后運動，再通過錐形紙的傳遞，在空氣中產(chǎn)生振動，形成我們所能聽到的聲音。我們稱這個線圈為“音圈”。 根據(jù)音頻原理可以做成“音圈電動機(jī)”(VCM)。因為它的動作范圍小，又由于接觸部件少而引起的摩擦也小，所以它是那種響應(yīng)速度和動作的敏感性能都好的電動機(jī)。 音圈電動機(jī)多用于驅(qū)動讀寫信息的磁頭，例如計算機(jī)軟硬盤、 CD-ROM、CD-R、DVD驅(qū)動器。除了驅(qū)動磁頭，調(diào)