2.1.8 微特電機(jī)

微特電機(jī)通常指的是性能、用途或原理等與常規(guī)電機(jī)不同，且體積和輸出功率較小的微型電機(jī)和特種精密電機(jī)，全稱(chēng)微型特種電機(jī)。其外徑通常不大于130mm，輸出功率從數(shù)百mW到數(shù)百W，一般小于735W（1馬力）。但在較大的控制系統(tǒng)中，有些微特電機(jī)的體積和輸出功率都已突破了這個(gè)范圍，有的特種電機(jī)的功率達(dá)到10kW左右。

1914年，巴拿馬運(yùn)河首先用自整角電機(jī)系統(tǒng)控制水閘。同年，美國(guó)開(kāi)始生產(chǎn)1/20～1/200馬力D型直流電動(dòng)機(jī)系列，并在自動(dòng)控制系統(tǒng)中得到應(yīng)用。20世紀(jì)40年代前后，微特電機(jī)在自動(dòng)控制系統(tǒng)和軍事裝備中推廣，先后出現(xiàn)自整角電機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器、伺服電動(dòng)機(jī)和測(cè)速發(fā)電機(jī)系列。20世紀(jì)60年代起，相繼出現(xiàn)了無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、力矩電動(dòng)機(jī)、直線(xiàn)電機(jī)和多極角度傳感器等。20世紀(jì)70年代，一些不同于電磁感應(yīng)原理的新型微特電機(jī)，如壓電電動(dòng)機(jī)、霍爾電機(jī)、光電電機(jī)等，向?qū)嵱没七M(jìn)。20世紀(jì)80年代以來(lái)，微特電機(jī)與專(zhuān)用集成電路、控制器、驅(qū)動(dòng)器等集成，組成組件或系統(tǒng)，顯著擴(kuò)展了微特電機(jī)的范圍和功能，成為各種控制系統(tǒng)中重要的基礎(chǔ)元件。

微特電機(jī)的主要特點(diǎn)：①普通電機(jī)的主要任務(wù)是轉(zhuǎn)換能量，微特電機(jī)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中只起一個(gè)元件的作用，主要任務(wù)是完成信號(hào)的傳遞與轉(zhuǎn)換；②特殊的使用環(huán)境，如地上、水下、海洋、太空，高溫、低溫、潮濕、沖擊、振動(dòng)、輻射等，要在各種惡劣的環(huán)境條件下仍能準(zhǔn)確、可靠地工作；③要求體積小、重量輕、耗電少。

微特電機(jī)大體上可分為驅(qū)動(dòng)用微特電機(jī)和控制用微特電機(jī)，前者用來(lái)驅(qū)動(dòng)各種機(jī)構(gòu)、儀表及家用電器等。后者在自動(dòng)控制系統(tǒng)中起傳遞、變換和執(zhí)行控制信號(hào)的作用。表2-1是驅(qū)動(dòng)用微特電機(jī)的分類(lèi)，表2-2是控制用微特電機(jī)的分類(lèi)。

圖2-30是直線(xiàn)電機(jī)實(shí)物圖，圖2-31是超聲波電機(jī)實(shí)物圖。

圖2-32是伺服電機(jī)實(shí)物圖，圖2-33是測(cè)速發(fā)電機(jī)實(shí)物圖。

圖2-34是旋轉(zhuǎn)變壓器實(shí)物圖，圖2-35是自整角機(jī)實(shí)物圖，圖2-36是步進(jìn)電機(jī)實(shí)物圖。

微特電機(jī)品種多達(dá)5000余種，規(guī)格繁雜，廣泛應(yīng)用于軍事裝備、航空航天、電子產(chǎn)品、工業(yè)自動(dòng)控制、家用電器、辦公自動(dòng)化、交通運(yùn)輸、通信、電動(dòng)工具、儀器儀表、電動(dòng)玩具等方面，主要用戶(hù)分布在視聽(tīng)、辦公自動(dòng)化、電動(dòng)車(chē)（含汽車(chē)）、家電和空調(diào)等領(lǐng)域。

例如，微特電機(jī)是汽車(chē)上的關(guān)鍵零部件之一，配置的微特電機(jī)越多，汽車(chē)采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制代替機(jī)械控制的部位越多，汽車(chē)的電控自動(dòng)化程度越高，駕駛操控汽車(chē)就更方便，一輛轎車(chē)應(yīng)用微電機(jī)可達(dá)40臺(tái)左右，豪華型轎車(chē)甚至?xí)鋫渖习倥_(tái)微電機(jī)。

汽車(chē)用微特電機(jī)主要分布于汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)、車(chē)身三大部位及附件中，并將逐步成為汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)。

汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)部件上的應(yīng)用：主要是在汽車(chē)啟動(dòng)機(jī)、電噴控制系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)水箱散熱器及發(fā)電機(jī)中的應(yīng)用。除交流發(fā)電機(jī)外，這些部件中應(yīng)用多臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)。

汽車(chē)底盤(pán)車(chē)架上的應(yīng)用：主要是在汽車(chē)電子懸架控制系統(tǒng)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置、汽車(chē)穩(wěn)定性控制系統(tǒng)、汽車(chē)巡行控制系統(tǒng)、防抱死控制系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)動(dòng)力控制系統(tǒng)的應(yīng)用。其中廣泛應(yīng)用永磁式直流電動(dòng)機(jī)或永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。

汽車(chē)車(chē)身部件上的應(yīng)用：主要是在中央門(mén)鎖裝置、電動(dòng)后視鏡、自動(dòng)升降天線(xiàn)、電動(dòng)天窗、自動(dòng)前燈、電動(dòng)汽車(chē)坐椅調(diào)整器、電動(dòng)玻璃升降器、電動(dòng)刮水器、空調(diào)系統(tǒng)、電動(dòng)電子車(chē)速里程表等的應(yīng)用。其中普遍應(yīng)用永磁式直流電動(dòng)機(jī)和永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。

我國(guó)是微特電機(jī)生產(chǎn)大國(guó)，總產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的60%以上，預(yù)計(jì)“十二五”期末我國(guó)微特電機(jī)年產(chǎn)量將達(dá)100億臺(tái)。

面對(duì)節(jié)能減排的壓力，高效節(jié)能、靜音舒適、無(wú)害無(wú)污染、高出力省材料、安全可靠的微特電機(jī)在家用電器、電動(dòng)車(chē)輛和汽車(chē)領(lǐng)域的發(fā)展前景十分廣闊。

隨著電子信息產(chǎn)品向高性能、小型化、薄型化發(fā)展，為了適應(yīng)微特電機(jī)與信息網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，片狀化、輕量化、小型化、高速化、高精度、高性能的微特電機(jī)將在視聽(tīng)攝錄、計(jì)算機(jī)、手機(jī)、復(fù)印機(jī)等設(shè)備中占有重要地位。

機(jī)器人等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，迫切需要高精度、高性能、高效率、高可靠、高出力、一體化、智能化、低轉(zhuǎn)速、大力矩等高技術(shù)含量的微特電機(jī)。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、微電子機(jī)械系統(tǒng)、混合動(dòng)力汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等領(lǐng)域需要研制先進(jìn)的特種電機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高效能量轉(zhuǎn)換。