《电机驱动技术》课程标准 一、课程基本信息 二、课程定位与作用 （一）课程定位 《电机驱动技术》课程的开设是通过深入企业调研，与专业指导委员会专家共同论证，根据工作任务与职业能力分析，以必须、够用为度，以掌握知识、强化应用、培养技能为重点，以机电一体化相关工作任务为依据设置本课程。 （二）课程的作用 《电机驱动技术》课程是机电一体化专业必修的一门专业核心课程。是在电工电子、电力拖动等课程基础上，开设的一门综合性较强的核心课程，其任务是使学生掌握常用电动机的结构及其控制方法，培养学生对常用电动机的结构原理分析及控制策略的设计能力；对学生进行职业意识培养和职业道德教育，提高学生的综合素质与职业能力，增强学生适应职业变化的能力，为学生职业生涯的发展奠定基础。 三、课程设计理念 《电机驱动技术》课程的设计以生产实际中的具体案例为主，其服务目标是以就业为导向，以能力为本位，以素质为基础。注重实用性，坚持以实为本，避开高深理论推导和内部电路的过细研究，适当降低理论教学的重心，删除与实际工作关系不大的繁冗计算，注重外部特性及连线技能，同时兼顾对学生素质、能力的培养，做到既为后续课程服务，又能直接服务于工程技术应用能力的培养。 四、课程目标 学生通过学习《电机驱动技术》课程，使学生能掌握机电设备常使用的几种电动机--直流电动机、交流感应电动机、交流永磁电动机和开关磁阻电动机的结构、原理及应用以及驱动电动机的结构及其控制方法。熟悉电机调速、分析及控
制。结合生产生活实际，培养学生对所学专业知识的兴趣和爱好，养成自主学习与探究学习的良好习惯，从而能够解决专业技术实际问题，养成良好的工作方法、工作作风和职业道德。 【知识目标】 掌握驱动电机的结构原理及应用，掌握功率变换器电路及其应用技术，驱动电机控制技术及新型电机的结构特点与选用。 【能力目标】 能对对驱动电机各种控制电路进行选择、应用和设计，能够准确描述各种电机控制技术的控制原理及特点，并针对不同电机选用不同的控制方式。 【素质目标】 能整体把握驱动电机及控制技术的应用及在日后的工作中解决实际问题。培养学生实事求是的作风和创新精神，培养学生综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力，培养学生一丝不苟的工作作风和良好的团队协作精神。 五、课程内容设计 根据学院对机电一体化专业人才培养方案的要求，结合就业岗位的技能需求，按照职业教育理念，本课程设计了三个教学项目，具体内容如下：
伺服驱动器的工作原理及其控制方式 伺服驱动器（servo drives）又称为伺服控制器、伺服放大器，是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制，实现高精度的传动系统定位，目前是传动技术的高端产品。 目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器（DSP）作为控制核心，可以实现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块（IPM）为核心设计的驱动电路，IPM内部集成了驱动电路，同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路，在主回路中还加入软启动电路，以减小启动过程对驱动器的冲击。 功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的直流电。经过整流好的三相电或市电，再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机。功率驱动单元的整个过程可以简单的说就是AC-DC-AC的过程。整流单元（AC-DC）主要的拓扑电路是三相全桥不控整流电路。 随着伺服系统的大规模应用，伺服驱动器使用、伺服驱动器调试、伺服驱动器维修都是伺服驱动器在当今比较重要的技术课题，越来越多工控技术服务商对伺服驱动器进行了技术深层次研究。 伺服驱动器是现代运动控制的重要组成部分，被广泛应用于工业机器人及数控加工中心等自动化设备中。尤其是应用于控制交流永磁同步电机的伺服驱动器已经成为国内外研究热点。当前交流伺服驱动器设计中普遍采用基于矢量控制的电流、速度、位置3闭环控制算法。该算法中速度闭环设计合理与否，对于整个伺服控制系统，特别是速度控制性能的发挥起到关键作用。 一般伺服都有三种控制方式：位置控制方式、转矩控制方式、速度控制方式。
院 年 学期新能源汽车驱动电机技术课程试卷 共 3 页第 1 页题次 一 二 三 四 总分 得分 第一部分.概念辨析模块 请判断下列说法是否正确，正确在括号内画“√”，错误则在括号内画“×” （共25分，每空1分） （ ）1、新能源汽车要求驱动电机体积小、质量轻，具有高可靠性和寿命长。 （ ）2、新能源汽车无需要求驱动电机全速段高效运行。 （ ）3、电机驱动系统一般由电动机、功率变换器、传感器和控制器组成。 （ ）4、直流电机一般具有电刷装置和换向器。 （ ）5、电刷装置的作用是把直流电压、直流电流引入或引出。 （ ）6、磁导率是表示物质导磁性能的参数。 （ ）7、直流电机的工作原理是通电直导线在磁场中受力。 （ ）8、交流异步电机的工作原理是由三相交流电在定子绕组中产生旋转磁场，从而在鼠笼中产生感应电流，从而在磁场中受力。 （ ）9、永磁同步电机的工作原理是通过电子开关电路产生旋转磁场，转子根据磁阻最小的原理进行旋转。 （ ）10、无刷直流电机的工作原理是通过电子开关产生旋转磁场，转子跟随磁场旋转。 （ ）11、开关磁阻电机的工作原理是三相交流电在定子绕组中产生旋转磁场，由永磁铁构成的转子跟随旋转磁场旋转。 （ ）12、直流电机调速性能好，启动转矩大。 （ ）13、直流电机控制复杂，易磨损。 （ ）14、交流异步电机具有高可靠性，制造成本高。 （ ）15、无刷直流电机无换向器和电刷，结构简单牢固，尺寸和质量小，基本免维护。 （ ）16、开关磁阻电机一般定子凸极比转子凸极少两个。 （ ）18、开关磁阻电机的成本相对而言最低。 （ ）19、功率二极管基本结构和工作原理与电子电路中的二极管都是相同的。 （ ）20、占空比指的是电力电子开关的导通时间与开关周期之比。 （ ）21、直流斩波电路只有降压斩波电路。 （ ）22、PWM 整流电路采用脉冲宽度调制控制，能够实现电能双向变换。 （ ）23、轮毂电机结构简单、布置灵活，车辆的空间利用率高，传动系统效率高。 （ ）24、开关磁阻电机的噪音较大。 （ ）25、永磁同步电机和无刷直流电机的转子结构相似，都是由永磁铁组成。 第二部分.基本知识模块 下列题目只有一个正确答案，请选择正确答案并将代码填写在括号里。 （共15分，每题1分） 1.交流异步电机的转速为（ ）r/min 。 A 4000-6000 B 12000-15000 C 4000-10000 D >15000 2.永磁同步电机的转速为（ ）r/min 。 A 4000-6000 B 12000-15000 C 4000-10000 D >15000 3.磁通所通过的路径称为（ ） A 磁感线 B 磁场强度 C 磁路 D 磁阻 4.用于制造永久磁铁和扬声器的磁钢的是（ ）。 A 硬磁材料 B 软磁材料 C 矩磁材料 D 普通材料 5.用于制造计算机中磁存储元件的磁芯、磁棒和磁膜等的是（ ）。 A 硬磁材料 B 软磁材料 C 矩磁材料 D 普通材料 6.用于制造电动机、变压器和继电器的铁芯的是（ ）。 A 硬磁材料 B 软磁材料 C 矩磁材料 D 普通材料 7.右图的电路符号所示为（ ）。 A 功率二极管 B 功率MOSFET C IGBT D GTR 8.功率MOSFET 指的是( )。 系 班 级 姓 名 学 号 命题教师 教研室负责人 系 负责人 试卷类型 A ………………………………………密封线………………………………………密封
技术讲座?TECHN I CAL L ECTURE 电机控制集成电路的选用 第十三讲 微型电机驱动控制芯片M A X 1749的应用 吴红星,邹继明 (哈尔滨工业大学,黑龙江 哈尔滨 150001) 摘 要:主要介绍小型直流电动机驱动控制芯片M A X 1749的应用,阐述了该芯片的内部结构、工作特点以及其独特的控制功能,给出了该芯片典型应用电路图并加以说明。关键词:驱动控制;直流电机;过热保护 中图分类号:TM 301.2 文献标识码:C 文章编号:1001-6848(2001)03-0043-02 收稿日期:2001-04-18 1 概 述 小型震动电机被用于许多领域,如手机、传呼机、小型按摩器等。其电量的来源都是由内部电池提供,电压较低,电流较小。在上述用途中,共同的要求是此电机的驱动控制器体积小、控制功能全、耗能小、使用方便。M A X 1749是一种专用的、性能优良的小型震动电机控制及驱动芯片,它可提供恒定的驱动功率,电源电压可以在2.5～6.5V 浮动,可以提供1.5V 到电源电压的输出电压,最大120mA 的输出电流。 2 M A X 1749引脚及功能说明 M A X 1749体积小,具有5个引脚,引脚定义如 下: 第一引脚ON O FF :控制输出端。当为高电平时,输出端有电压;当为低电平时,输出端关断。 第二引脚GND :芯片地引脚。电路板要求有较大的焊点,给芯片散热,降低芯片的工作温度。 第三引脚I N :电源输入端。输入电压2.5 ～615V 可调,可与地之间接1ΛF 电容。 第四引脚OU T :芯片输出端。输出电压在115V 到输入电源电压可调,最大输出电流可达120mA ,可与地之间接1ΛF 电容。 第五引脚SET :输出电压反馈输入端。可外接115V 输出电压,也可外接电阻调节控制输出电压。 M A X 1749性能优异,具有输出电压可调、低功耗、过热保护、过流保护、电源短路保护、较低 M O SFET 关开通 截止电流等特点。其内部集成了M O SFET 功率管、 温度传感器、比较放大器、迅速切断电源电路及逻辑开关等,结构见图1。115V 参考电压与内部运算放大器的负端相连,它和运放另一个输入端(电压反馈信号)进行比较,差值说明了输出电压和调节电压的差异,并提供有关信号给M O SFET 驱动电路,适当地调整输出电流。当反馈电压低于参考电压时,驱动电路根据情况改变驱动信号,而增大输出电流和电压;相反,当反馈电压高于参考电压时,驱动电路根据情况改变驱动信号,减小输出电流和电压,使输出电流、电压达到稳定 。 图1 M A X 1749内部结构示意图 M A X 1749内部有过热保护功能,它限定了总热损耗功率,当节温超过170℃时,温度传感器给出 开关信号给逻辑开关电路,关闭M O SFET 功率管,使芯片冷却。当芯片的温度冷却到20℃时,温度传感器又将给出信号,使电路正常工作。当电源反向 — 34—电机控制集成电路的选用 第十三讲 微型电机驱动控制芯片M A X 1749 的应用 吴红星 邹继明
微流控技术及其应用 摘要：微流控技术广泛应用于生化分析、疾病诊断、微创外科手术、环境检测等领域。微通道结构设计与制造、微纳尺度流体的驱动与控制、微流控器件及系统的集成与封装是该领域的3大关键技术。本文综述了微流控技术在这3个方面的发展现状及在不同领域中的应用，展望了微流控技术的发展前景，指出多相微流体的介观传输理论及跨尺度流体的性质将是今后研究的重点与热点。 1、微流控技术简介： 微流控技术是指在至少有一维为微米甚至纳米尺度的低维通道结构中控制体积为皮升至纳升的流体进行流动并传质、传热的技术，可广泛应用于生化分析、免疫分析、微创外科手术、环境监测等众多领域。根据美国两院院士、哈佛大学乔治·怀特塞兹（George Whitesides）教授2006年刊登在国际顶级科学期刊《科学》上的文章中的定义，微流控（Microfluidics）是指针对极微量体积流体（10-9L~10-18L）进行操控的科学与技术。实现微流体操控的主要方法就是将流体限制在一个微米甚至纳米尺度的通道中，而这些通道的制作手段起源于制作微电子处理芯片的半导体工艺流程。最早提出微流控这个概念的是1990年在瑞士Ciba-Geigy公司做研究的Andreas Manz教授，他最初的设想是将微机电（MEMS）与分析化学相结合，从而做出一个类似芯片能将各种功能集成在一起的微型分析仪器。当时，这样的系统被称为微全分析系统，英文是Miniaturized totalanalysis systems，简称为MicroTAS或μTAS。1998年，微流控技术被评为世界十大科技进展之一，发展至今，微流控已经演变成一个十分独特的前沿科学领域。微流控技术还有另一个十分形象化的名字，芯片实验室（Labonachip），就好比将实验室里对样品的各种操作流程都集成在一块小芯片上。 2001年，英国皇家化学学会为此专门推出了《芯片实验室》（LabonChip）期刊，如今该期刊已经成为国际微流控领域的顶级期刊。 2、微流控技术应用 微流控芯片的显著特点：所需样品试剂量很小，分析速度快，易于阵列化从而能够实现高通量检测、系统集成化、微型化、自动化和便携式；在单细胞或单分子研究领域，微流控芯片有着明显的优势。此外，由于样品在微纳尺度下的特殊效应，使用微流控芯片也能够开展一些独特的前沿研究。其被用于航空航天、医学、农业、生物工程、材料加工、化工工业等众多领域。 2.1 生物医学领域的应用 微纳尺度下，流体间的传质、传热和反应过程高效、易控，主要是因为： 1)短程分子扩散有利于控制化学反应进程并且能够快速达到平衡状态； 2)相对较大的界面有利于促进界面反应； 3)反应发生时只需要少量热能，散热和加热过程都容易实现，能精确控制反应温度； 4)待分析的溶液或物质需求量极微小，可以节省贵重药品消耗或有毒物质的挥发。这些特点使微流控技术应用于萃取提纯口“、病毒及细胞或大分子的分离与检测以及疾病的快速诊断口方面具有显著的优势。 2.2层流微加工技术 层流微加工是利用微流体的层流特性，通过精确地控制化学反应试剂在微通道中的传输过程，在微通道中特定区域加工或合成化学物质的新型微加工技术。
课题三 微电机控制电路 微电机控制电路使用1块CMOS集成电路、2只晶体管、2只电阻和1个双刀三掷开关，电路原理如图3-1所示。通过拨动转换开关K，它可以对直流电机实现正转、停止和反转的控制。该电路可以广泛用于电动玩具（如电码汽车）或日常用具（如电动窗帘）等，若配上遥控发射和接受电路，还可以实现对玩具和窗帘等的遥控。 一、工作原理 与非门G1A、G1B的输出端（分别为集成电路6脚和9脚）分别与两个晶体管的集电极相连接，作为电路的输出端接接至微型电机的两个输入端。与非门G1A的输入端（4脚）与G1B的输出相连，G1B的输入端（11脚）与G1A的输出相连。两个晶体管的基极也分别通过限流电阻加至对方与非门的输出端，从而构成一双稳态电路。与非门G1A、G1B的另一个输入端（5脚和10脚）与开关K的两定触点A、B相连，作为控制信号输入端。由图2.18中的开关K的连接方式可知，当拨动开关K时，A、B两端的逻辑电平分别为01、00、10三种状态，分别对应电机的正转、停止和反转。下面就按这3种状态分析电路的工作过程： 图3-1中开关K的位置使A点为低电平，B点为高电平。因此与非门G1A 输出高电平U O1=U OH≈V DD，这时与非门G1B的两个输入端均为高电平，所以其输出U O2=U OL≈0V。由于选用的CMOS与非门的驱动级是漏极开路的CMOS管，所以与非门具有较大灌电流而不能提供拉电流，故必须增加晶体管VT1、VT2来弥补G1A、G1B无拉电流的不足。因为这时U O1≈V DD通过R2加至晶体管VT2的基极使其截止，U O2≈0V，加至晶体管VT1的基极使其导通，VT1的导通电流经过导通的与非门G1B从左向右流过电机M，使电机产生正向转动。 当开关K往下拨一挡时，A、B两点的电位均为低电平，与非门G1A、G1B均截止而输出高电平，晶体管VT1、VT2的基极由于都加上高电平也截止，电机两端均为高电平，即加至电机两端的电压为0V，所以电机停止转动。 当开关再往下拨一挡时，A点为高电平，B点为低电平，电路的工作状态与正转状态刚好相反，所以电机反转。
《驱动电机及控制技术》教学大纲 一、授课对象 本课程适用于汽车服务系新能源汽车制造与装配专业（中、高级）班三年制 二、课程学时 总学时108课时，6课时/周，1学期授完。 三、课程的任务和目的 本课程是中等职业学校电子技术应用与维修专业教材，是一门机电类专业课程。其任务是：使学生掌握常用电动机的结构及其控制方法，培养学生对常用电动机的维护、保养与检修的技能和解决实际问题的能力；对学生进行职业意识培养和职业道德教育，提高学生的综合素质与职业能力，增强学生适应职业变化的能力，为学生职业生涯的发展奠定基础。 本课程目的是：使学生能掌握电动类、制冷类日用电器中主要使用的三种电动机——单相异步电动机、直流电动机和单相串励电动机的结构、原理及应用，以及电动类、制冷空调类电器专用电动机的结构及其控制方法。熟悉对上述电动机进行维护、保养与检修。结合生产生活实际，培养学生对所学专业知识的兴趣和爱好，养成自主学习与探究学习的良好习惯，从而能够解决专业技术实际问题，养成良好的工作方法、工作作风和职业道德。 四、课程内容和要求 第一章：直流电动机8课时 1．教学内容： 第一节：直流电动机的结构和分类 第二节：直流电动机的工作原理与运行特性 第三节：直流电动机的起动、反转和调速。 2．教学要求与建议：了解直流电动机的基本结构和分类，掌握直流电动机的基本工作原理，理解直流电动机的起动、反转、调速的原理和方法，初步了解直流电动机常见故障的检修方法。 第二章：单相异步电动机10课时 1.教学内容： 第一节：异步电动机的结构和工作原理 第二节：单相异步电动机的分类 第三节：单相异步电动机的反转和调速 2．教学要求与建议：了解单相异步电动机的基本结构，掌握单相异步电动机的基本工作原理，理解异步电动机的分类和起动方式，了解单相异步电动机的反转、调速的原理和方法，初步了解单相异步电动机常见故障及其检修方法。 第三章：单相串励电动机12课时 1、教学内容 第一节：单相串励电动机的结构和运转原理 第二节：单相串励电动机的运行特性 第三节：单相串励电动机的反转和调速 2、教学要求与建议：理解单相串励电动机的基本结构和工作原理，了解单相串励电动机的主要特点和应用。 第四章：三相异步电动机16课时 1．教学内容： 第一节：三相异步电动机的结构和工作原理
2019年第47卷第3期 T 综 述echnical review 曹富林等 NEMS 外场驱动微电机研究进展 77 收稿日期:2018-04-26NEMS 外场驱动微电机研究进展 曹富林,许立忠 (燕山大学,秦皇岛066004)摘 要:按照外场驱动微电机的驱动机制进行分类,简要介绍了各类微电机的制造工艺及应用前景,综述了各类微电机的研究与应用现状三指出了当前外场驱动微电机领域的研究热点,分析了微电机在实际应用中存在的困难三展望了外场驱动微电机未来的发展趋势及应用前景三 关键词:微纳米电机;纳机电系统;外场驱动;微电机;发展趋势;应用前景 中图分类号:TM359.9 文献标志码:A 文章编号:1004-7018(2019)03-0077-05 Advances in Research of NEMS Field-Driven Micromotors CAO Fu -lin ,XU Li -zhong (Yanshan University,Qinhuangdao,066004,China)Abstract :According to the drive mechanism of the micromotor driven by the external field,the classification and the manufacturing process and application prospect of various micromotors were briefly introduced.The research and application status of various micromotors were summarized.The current research hotspots of micro-motor driven by the external field were pointed out,and the difficulties in the practical application of the micro-motor were analyzed.The future development trend and application prospects of field-driven micromotors were forecasted. Key words :micro nano motor,nano electro mechanical system (NEMS),external field driven,micro motor,devel?opment trend,application prospect 0 引 言 各种新材料技术二微纳加工技术二传统机械的学 科交叉,为纳机电系统(以下简称NEMS)微电机的 发展注入了动力三微电机可利用内部化学燃料通过催化反应实现驱动;此外,尚可通过外部能量实现驱动,可借助于磁场二声场二电场二光场以及多场混合等外场方式产生驱动力三微电机在生物医学二航空航天以及通信工程中具有重要的应用,特别是在生物领域的应用尤为广泛,可以实现药物的定向投放,精密手术以及生物传感等功能三1987年,加州大学伯克利分校以硅为原材料,利用微加工技术制造出可转动微电机[1],此后各种尺寸二性能和驱动机制的新型微/纳米电机不断地被研制成功三微电机能够实现多种形式的机械运动,例如旋转二滚动二穿梭和输送等;通常由复合材料制成,例如硅基材料二聚合物以及合金等,尺寸范围为微米级至纳米级;形状多样,包括线状二球状以及管状等三本文将按驱动机制对微电机进行分类,总结 微电机的研究现状并展望其发展前景,为微电机的进一步发展提供借鉴三1 微电机类型1.1 磁驱动微纳米电机磁驱动微电机的动力是由电流产生的磁场或者磁性材料提供的三与其他推动机制相比,磁驱动具有良好的生物相容性和对细胞无损的能量传输机制,是微纳米电机最具前途的驱动方法之一三因为微电机的运动是通过外部磁场控制的,故不需要任何燃料,并且具有输出力大,输入阻抗低,驱动电压小等特点三电磁式微电机通常由电导体或线圈系统,软磁或硬磁材料以及绝缘和嵌入电介质组成,目 前已知的磁性材料主要包括铁二钴二镍及其合金等三 与其他材料相比,金属镍是微纳米电机制造中应用最为广泛的,镍可以通过微电铸二蒸发镀或者磁控溅射的方式获得三微电机的运动取决于磁力的大小和方向,总体结构尺寸通常在几厘米的范围内,而执行结构在微米范围内三电磁式微电机按照运动输出的形式可分为线性微电机和旋转微电机三2007年,德国布伦瑞克工业大学研制出第一代集成可变磁阻线性微电机,由定子极和移动极两部分组成,如图1所示三其磁通量是由缠绕在定子磁极 周围的三维线圈在平面内产生的,移动梳形磁极在定 子磁极之间,其两侧被电磁力吸引,移动极产生直线运动[2]三该微电机由紫外光刻二电铸和注塑技术制造
第29卷第4期V ol .29N o .42008 青岛理工大学学报 Journal of Qingdao Technological University 微流体的表面张力驱动 刘长松 (青岛理工大学机械工程学院,青岛266033) 摘 要:随着微机电系统向超微细结构的发展,基于微尺度下流体特性而设计的表面张力驱动液滴移动技术越来越引人注目.笔者综述了两大类表面张力驱动技术:一是构建化学组成梯度;二是构建表面微观粗糙度梯度.在光诱导下,ZnO 微纳米结构表面的润湿性发生从超疏水到超亲水的改变,其本质是在粗糙表面上发生了化学组成变化,这使Z nO 成为可以产生表面张力驱动的重要界面材料之一.关键词:微流体;表面张力;微机电系统;ZnO ;润湿性 中图分类号:O 35;T H703 文献标志码:A 文章编号:1673—4602(2008)04—0009—04 收稿日期:2008—03—06基金项目:国家自然科学基金项目(50702029);山东省教育厅重大科技项目(J05D08)编辑部约稿作者简介:刘长松(1973- ),男,山东青岛人.副教授,主要从事微纳米制造、纳米材料与技术研究.E -mail :csl @qtech .edu .cn . Driving Microfluids by Surface Tension LIU Chang -song (Scho ol o f M echanical Eng inee ring ,Q ingdao Technological U nive rsity ,Q ingdao 266033,China ) Abstract :With the development o f micro -electro -mechanical system s ,the technolo gies of driving and controlling microfluids ,e specially based on the specialities of flowing in struc -tures on micro or even nano scales ,are receiving mo re and m ore attentio ns .In this paper ,tw o technologies of driving microfluids due to surface tensio n gradient are review ed .Gener -ally speaking ,both chemical co mposition g radient and surface ro ug hness g radient can result in surface tension g radient .ZnO film s w ith micro /nano hierachical structures have the prop -e rties of lig ht -induced w ettability transition from superhy dro phobicity to superhy dro philici -ty .The transitio n essentially re sults from a co nversion o f chemical com positio n on a rough surface .Thus ZnO is one of the im po rtant surface mate rials w hich can induce surface tensio n driving . Key words :microfluid ;surface tensio n ;micro -electro -mechanical system s (MEM S );ZnO ;w ettability 微流体的驱动与控制是微机电系统(M EM S )发展需要解决的关键技术之一,它在集成电路的冷却、流体的微量配给、药物的微量注射、微型传感器、微推进器的燃料输送等涉及微流体输运的各种场合中具有广泛应用前景[1-2]. 随着微细机械器械的尺寸越来越小,乃至出现了纳米量级的微细机械系统,传统的外力驱动方式(如现代机械运动中常见的电力、风力、水力、人力等)受到了巨大的挑战.微流体系统中的驱动方式可以分为
电机行业专业求职平台 1.步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况 下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。 虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机、交流电机在常规下使用。步进电机必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。 提及此知识，希望能给予正在对电机选型的客户有所帮助。 2.力矩： 电机一旦通电，在定转子间将产生磁场（磁通量Ф）当转子与定子错开一定角度，则产生力 F与（dФ/dθ）成正比 S 其磁通量Ф=Br*S Br为磁密，S为导磁面积 F与L*D*Br成正比 L为铁芯有效长度，D为转子直径 Br=N·I/R N·I为励磁绕阻安匝数（电流乘匝数）R为磁阻。 力矩=力*半径 力矩与电机有效体积*安匝数*磁密成正比（只考虑线性状态） 因此，电机有效体积越大，励磁安匝数越大，定转子间气隙越小，电机力矩越大，反之亦然。 一、混合式步进电机
电机行业专业求职平台1、特点： 混合式（又称感应子式步进电机）与传统的反应式步进电机相比，结构上转子加有永磁体，以提供软磁材料的工作点，而定子激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能，因此该电机效率高，电流小，发热低。因永磁体的存在，该电机具有较强的反电势，其自身阻尼作用比较好，使其在运转过程中比较平稳、噪音低、低频振动小。 混合式步进电机某种程度上可以看作是低速同步电机。一个四相电机可以作四相运行，也可以作二相运行。（必须采用双极电压驱动），而反应式电机则不能如此。例如：四相，八相运 行（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A）完全可以采用二相八拍运行方式.不难发现其条件为C= A ,D=B . 一个二相电机的内部绕组与四相电机完全一致，小功率电机一般直接接为二相， 而功率大一点的电机，为了方便使用，灵活改变电机的动态特点，往往将其外部接线为八根引线（四相），这样使用时，既可以作四相电机使用，更可以作二相电机绕组串联或并联使用。 2、分类 混合式步进电机可分二相、三相、四相、五相等，我公司混合式步进电机以相数可分为：二相电机、三相电机: TEB20H,TEB28H,TEB35H,TEB39H,TEB42H,TEB57H,TEB86H,TEB110 H,TEC57H,TEC86H,TEC110H,TEC130H. 3、步进电机的静态指标术语 相数：产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。常用m表示。 拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍运行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A. 步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用θ表示。θ=360度（转子齿数J*运行拍数），以常规二、四相，转子齿为50齿电机为例。四拍运行时步距角为θ=360度/（50*4）=1.8度（俗称整步），八拍运行时步距角为θ=360度/（50*8）=0.9度（俗称半 步）。 定位转矩：电机在不通电状态下，电机转子自身的锁定力矩（由磁场齿形的谐波以及机械误差造成的）
随着技术的不断进步，加上国家政策的大力扶持，新能源汽车已经成为了诸多汽车族的首选。相比传统汽车，新能源汽车具有环保、节能、简单三大优势，以电动机代替燃油机，由电机驱动而非自动变速箱。下面就给大家介绍一下新能源汽车的驱动电机系统。 传统的内燃机能高效产生转矩时的转速限制在一个窄的范围内，这就是为何传统内燃机汽车需要庞大而复杂的变速机构的原因；而电动机可以在相当宽广的速度范围内高效产生转矩，在纯电动车行驶过程中不需要换挡变速装置，操纵方便容易，噪音低。 与混合动力汽车相比，纯电动车使用单一电能源，电控系统大大减少了汽车内部机械传动系统，结构更简化，也降低了机械部件摩擦导致的能量损耗及噪音，节省了汽车内部空间、重量。电机驱动控制系统是新能源汽车车辆行使中的主要执行结构，驱动电机及其控制系统是新能源汽车的核心部件(电池、电机、电控)之一，其驱动特性决定了汽车行驶的主要性能指标，它是电动汽车的重要部件。
电动汽车中的燃料电池汽车FCV、混合动力汽车HEV和纯电动汽车EV三大类都要用电动机来驱动车轮行驶，选择合适的电动机是提高各类电动汽车性价比的重要因素，因此研发或完善能同时满足车辆行驶过程中的各项性能要求，并具有坚固耐用、造价低、效能高等特点的电动机驱动方式显得极其重要。 驱动电机系统是新能源车三大核心部件之一。电机驱动控制系统是新能源汽车车辆行使中的主要执行结构，其驱动特性决定了汽车行驶的主要性能指标，它是电动汽车的重要部件。电动汽车的整个驱动系统包括电动机驱动系统与其机械传动机构两个部分。电机驱动系统主要由电动机、功率转换器、控制器、各种检测传感器以及电源等部分构成，结构如下图所示。 电动机驱动系统的基本组成框图 电动机一般要求具有电动、发电两项功能，按类型可选用直流、交流、永磁无刷或开关磁阻等几种电动机，如图3。功率转换器按所选电机类型，有DC/DC 功率变换器、DC/AC功率变换器等形式，其作用是按所选电动机驱动电流要求，将蓄电池的直流电转换为相应电压等级的直流、交流或脉冲电源。电机是应用电磁感应原理运行的旋转电磁机械，用于实现电能向机械能的转换。运行时从电系统吸收电功率，向机械系统输出机械功率。电机驱动系统主要由电机、控制器(逆变器)构成，驱动电机和电机控制器所占的成本之比约为1:1，根据设计原理
电动汽车驱动电机与控制方法 作者：王正键 作者单位：广东交通职业技术学院, 刊名： 机电工程技术 英文刊名：MECHANICAL & ELECTRICAL ENGINEERING TECHNOLOGY 年，卷(期)：2001,30(5) 被引用次数：24次 参考文献(3条) 1.唐任远现代永磁电机-理论与设计 1997 2.王季秩;曲家骐执行电动机 1997 3.胡崇岳现代交流调速技术 2000 引证文献(24条) 1.丁惜瀛,赵鑫,夏强,杨树平基于空间电压矢量调制的直接转矩控制对混合动力汽车永磁同步电机低速运行性能的改进[期刊论文]-电气技术 2009(04) 2.吴松,莫岳平,周斌欣,谢莉,蒋伟串励直流电机新型控制方法的研究与设计[期刊论文]-微特电机 2015(10) 3.郭冬矿用电动无轨胶轮车驱动系统研究[期刊论文]-科技创业家 2012(12) 4.王书贤,邓楚南电动汽车用电机技术研究[期刊论文]-微电机 2006(08) 5.闫大伟,陈世元电动汽车驱动电机性能比较[期刊论文]-汽车电器 2004(02) 6.范健文,马小强,吴彤峰电动汽车电驱动系统控制技术[期刊论文]-广西工学院学报 2003(03) 7.李成学,杨大柱,吴文民电动汽车速度闭环控制系统设计[期刊论文]-电机技术 2008(06) 8.范健文电动汽车电气驱动系统[期刊论文]-广西工学院学报 2003(02) 9.魏再平基于STM32的电动摩托车无刷直流电机控制器[学位论文]硕士 2011 10.刘艳混合动力汽车感应电机转矩控制系统研究[学位论文]博士 2006 11.邹喜电动摩托车无刷直流驱动电机的控制方法[学位论文]硕士 2007 12.陈湘云减速驱动型电动轮的设计与研究[学位论文]硕士 2011 13.骆骄基于AVR单片机的电动自行车控制系统研究[学位论文]硕士 2005 14.张慧慧基于电子差速的轮边驱动电动汽车动力驱动系统仿真研究[学位论文]硕士 2010 15.伍峰基于双DSP的无轴承开关磁阻电机控制器设计[学位论文]硕士 2007 16.王智磊野马混合动力汽车电机及通讯系统的研究[学位论文]硕士 2006 17.马海峰轮毂式电动汽车的研究与开发[学位论文]硕士 2009 18.张兴宇轮毂式电动汽车电子差速系统的研究[学位论文]硕士 2008 19.王玲珑轮毂式电动汽车驱动系统的控制策略建模与仿真[学位论文]硕士 2007 20.李丹基于CPLD和AVR无刷直流电机控制器的研究[学位论文]硕士 2005 21.胡红斐混合动力电动汽车匹配与控制策略优化研究[学位论文]博士 2006 22.徐永平电动车无刷直流电动机控制技术研究与应用[学位论文]硕士 2007 23.白婷车载充电机的设计及其控制策略的研究[学位论文]硕士 2013 24.侯雪璐混合动力汽车驱动电机控制系统及性能的研究[学位论文]硕士 2006
电动车驱动电机及其控制技术综述 摘要：简述了电动车驱动系统及特点，在此基础上详细分析并比较了电动车主要电气驱动系统，着重介绍了一种深埋式永磁同步电动机及其控制系统，最后简要概述了电动车电气驱动系统的发展方向。 1 概述 电动车是一种安全、经济、清洁的绿色交通工具，不仅在能源、环境方面有其独特的优越性和竞争力，而且能够更方便地采用现代控制技术实现其机电一体化的目标，因而具有广阔的发展前景。 现有电动车大致可以分为以下几个主要部分：蓄电池、电池管理、充电系统、驱动系统、整车管理系统及车体等。驱动系统为电动车提供所需的动力，负责将电能转换成机械能。无论何种电动车的驱动系统，均具有基本相同的结构，都可以分成能源供给子系统、电气驱动子系统、机械传动子系统三部分，其中电气驱动子系统是电动车的心脏，主要包括电动机、功率电子元器件及控制部分。如图1所示。 其中，电动车驱动系统均具有相同或相似的功能模块，如图2所示。 2 电动车电气驱动系统比较 电动机的类型对电气驱动系统以及电动车整体性能影响非常大，评价电动车的电气驱动系统实质上主要就是对不同电动机及其控制方式进行比较和分析。目前正在应用或开发的电动车电动机主要有直流电动机、感应电动机、永磁无刷电动机、开关磁阻电动机四类。由这四类电动机所组成的驱动系统，其总体比较如下表所示。 电动车电气驱动系统用电动机比较表 下面分别对这几种电气驱动系统进行较为详细地分析和阐述。 2.1 直流驱动系统
直流电动机结构简单，具有优良的电磁转矩控制特性，所以直到20世纪80年代中期，它仍是国内外的主要研发对象。而且，目前国内用于电动车的绝大多数是直流驱动系统。 但普通直流电动机的机械换向结构易产生电火花，不宜在多尘、潮湿、易燃易爆环境中使用，其换向器维护困难，很难向大容量、高速度发展。此外，电火花产生的电磁干扰，对高度电子化的电动汽车来说将是致命的。此外，直流电动机价格高、体积和重量大。随着控制理论和电力电子技术的发展，直流驱动系统与其它驱动系统相比，已大大处于劣势。因此，目前国外各大公司研制的电动车电气驱动系统已逐渐淘汰了直流驱动系统。 2.2 感应电动机驱动系统 2.2.1 感应电动机 电动车感应电动机与一般感应电动机相比较具有以下特征： （1）稳定运行时，与一般感应电动机工况相似。 （2）驱动电动机没有一般感应电动机的起动过程，转差率小，转子上的集肤效应不明显。 （3）运行频率不是50hz，而是远远在此之上。 （4）采用变频调速方式时，转速与极数之间没有严格对应关系。 为此，电动车感应电动机设计方面如下特点： （1）尽力扩大恒转矩区，使电动机在高速运转时也能有较高转矩。而要提高转矩，则需尽量减小定转子之间的气隙，同时减小漏抗。 （2）更注重电动机的电磁优化设计，使转矩、功率和效率等因素达到综合最优。 （3）减少重量、体积，以增加与车体的适配性。 2.2.2 控制技术 应用于感应电动机的变频控制技术主要有三种：v/f控制、转差频率控制、矢量控制。20世纪90年代以前主要以pwm方式实现v/f控制和转差频率控制，但这两种控制技术因转速控制范围小，转矩特性不理想，而对于需频繁起动、加减速的电动车不太适宜。近几年
目录 一、伺服驱动概述 (1) 二、本产品特性 (2) 三、电路原理图及PCB版图 (4) 四、电路功能模块分析 (4) 五、焊接（附元件清单） (14) 六、编者设计体会 (16)
一．伺服驱动概述 1. 伺服电机的概念 伺服电机是在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，作为一种执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机是可以连续旋转的电－机械转换器，直流伺服电机的输出转速与输入电压成正比，并能实现正反向速度控制。 2.伺服电机分类 普通直流伺服电动机 直流伺服电机 { 低惯量直流伺服电动机 直流力矩电动机 3. 控制系统对伺服电动机的基本要求 宽广的调速范围 机械特性和调节特性均为线性 无“自转”现象 快速响应 控制功率小、重量轻、体积小等。 4. 直流伺服电机的基本特性 （1）机械特性在输入的电枢电压Ua保持不变时，电机的转速n随电磁转矩M 变化而变化的规律，称直流电机的机械特性 （2）调节特性直流电机在一定的电磁转矩M（或负载转矩）下电机的稳态转速n随电枢的控制电压Ua变化而变化的规律，被称为直流电机的调节特性 （3）动态特性从原来的稳定状态到新的稳定状态，存在一个过渡过程，这就是直流电机的动态特性 5. 直流伺服电机的驱动原理 伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm 直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。无刷直流伺服电机电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机免维护不存在碳刷损耗的情况，效率很高，运行温度低噪音小，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境
电机驱动及控制模块
3.3电机驱动及控制模块 331 电机特性 —小车前进的动力是通过直流电机来驱动的，直流电机是最早出现的电动机, 也是最早能实现调速的电动机。长期以来，直流电动机一直占据着调速控制的 统治地位。它具有良 图7主、从单片机小系统应用电路 好的线性调速特性，简单的控制性能， 较高的效率，优异的动态特性。系统 选用的大谷基础车的260马达作为驱动电机。其额定电压为 3-12V ，额定功率 0.02KW 额定转速 3000r/min 。 近年来，直流电动机的结构和控制方式都发生了很大变化， 随着计算机进入 控制领域，以及新型的电力电子功率元件的不断出现，使采用全控制型的开关 功率元件进行脉冲调制（Pulse Width Modulation 简称PWM 控制方式已经成 为主流，这种控制方式容易在单片机控制中实现。 BE yr CAPCAP 2+ CAP + CiP I * EP Z CAP b HT-OVTl rr-xrr: T-m TDU rae.-[tfi E-C'UTL 化UT2 H 山习4 F21TF 匸曲 ~IF P22 vcc P22 m 酯T KX1WXI Pi - ? TTCZ'JPJL Pl? YT 11 T m 電 XTALi P14 nffo/pss F13 D1TLJP3J P12 JP34 P1J PLD PA 回■! P 討TCAO PM 时 ow P 禹 PIO Vcc P]1 FOCUADQ P32 POL/ADL E>JJ ! Plfl Pt3(AD3 P]5 P 】6 f ：^AD5 P17 P0*'AD6 PB7/AD7 RST Tmjpsi EX LVD^ fiZRST2 AL&FI 5 曲朗 卜⑷PJ 4 wwu TflrP34 ri 郴 PIT PM 廻p 北 F35 FiZiiP]! F24 F33 xrAi.3 P]3 j^TALL P.3L Pin tr 空【 时 LED T 级, 厂：1巧处4打"卜单怜机 VCC 鱼T Z? 1. P ■ ■ ?一 ■■ ■ ■ b w 1 ? 3 *?!>rr ? .1 L I I I I r —PF p p Lp