我国发展机电一体化面临的形式以及对策

1、摘要：作为机电系的一名学生，将来工作学习都会以机电为主， 所以必须掌握好 各种机电的专业知识。我会本着认真的态度对待专业课的学习, 提高自己的专业 素养.接下来我将介绍一下我对电动机发展史的认识关键词：机电一体化 电动机 机械技术 微电子技术绪论近几十年来，随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展，中、小功率电动机在工农业生产及人们的日常生活中都有极其广泛的的应用。 特别是 乡镇企业及家用电器的迅速，更需要大量的中小功率电动机。由于这种电动机的 发展及广泛的应用，它的使用、保养和维护工作也越来越重要。本文主要介绍了 电动机技术发展及现状、工作原理、电动机的运行维护。第一章 我国发展机电

2、一体化面临的形式以及对策第一章机电一体化技术发展历程及其趋势自电子技术一问世，电子技术与机械技术的结合就开始了 ，只是出现了半导 体集成电路,尤其是出现了以微处理器为代表的大规模集成电路以后 ，"机电一体 化”技术之后有了明显进展，引起了人们的广泛注意.“机电一体化”这个词是日本安川电机公司在上世纪 60年代末作商业注册 时最先创用的。当时及70年代，人们一直把机电一体化看作是机械与电子的结 合。国内早期将“机电一体化技术”与“机械电子学”并用，近年来“机电一体 化”更流行使用。80年代，信息技术崭露头角。微处理机的性能提高，为更高级的机电一体 化产品所采用，典型的机电一体化产品如数

3、控机床、工业机器人和汽车的电子控 制系统等。微机作为关键技术引入了飞行器系统后，使机械 -电子系统在高度控 制、排气控制、振动控制和保险气袋等方面获得广泛应用。关丁 “机电一体化”这个名词的起源，说法很多。早在 1971年，日本“机 械设计”杂志副刊就提出了 “ Electronics ”这一名词，从图47.6-1可见它是融 合机械技术、电子技术、信息技术等多种技术为一体的新兴的技术。采用机电一 体化技术设计和制造出的产品，称之为机电一体化产品。图47- 6-1 机电一伸化技术从系统科学的观点来看，机电一体化产品乂可称之为机电一体化系统，它是集 机械元件和电子元件丁一体的复合系统。信息技术驱使

4、机械系统在不同程度上利用数据库， 连洗衣机和其他消费品也 用上了数据库驱动系统。这样，对机电一体化的系统设计方法的探索、 成型和系 统集成以及并行工程设计和控制的实施日显重要。 此外，光学也进入了机电一体 化，产生了 “光机电一体化”的新领域。进入90年代，通信技术进入了机电一体化，机器可像机器人系统那样遥控 和虚拟现实多媒体等技术紧密联系的计算机控制的网络化机电一体化日益普及。 有些机电一体化机械可两用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微传感器和执 行器技术的发展，和半导体技术以光刻为基础的方法以及和传统机电一体化微型 化方法的结合，开创了以精密工程和系统集成为特点的机电一体化新分支“微机电

5、一体化”。虽然微加工方法尚未成熟，但将逐渐成为集成控制系统的一个组成 部分。之后，机电一体化随着自动化技术的发展而日益发展，稳步进入了21世纪1. 光机电一体化.一般的机电一体化系统是由传感系统、 能源系统、信息处理系 统、机械结构等部件组成的.因此，引进光学技术，实现光学技术的先天优点是能 有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源 （动力）系统和信息处理系统.光机 电一体化是机电产品发展的重要趋势.二、机电一体化的发展进程2. 自律分配系统化一一柔性化.未来的机电一体化产品，控制和执行系统有足够 的“冗余度”，有较强的“柔性”，能较好地应付突发事件，被设计成“自律分 配系统”。在自律分配系统

6、中，各个子系统是相互独立工作的，子系统为总系统 服务，同时具有本身的“自律性”，可根据不同的环境条件作出不同反应。其特 点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息，在总的前提下，具体“行动”是 可以改变的。这样，既明显地增加了系统的适应能力（柔性），乂不因某一子系统 的故障而影响整个系统。3. 全息系统化一一智能化。今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显， 智能化水平越来越高。这主要收益于模糊技术、信息技术 （尤其是软件及芯片技 术）的发展。除此之外，其系统的层次结构，也变简单的“从上到下”的形势而 为复杂的、有较多冗余度的双向联系。4. “生物一软件”化一仿生物系统化。今后的机电一体化装置

7、对信息的依赖性很大，并且往往在结构上是处于“静态”时不稳定，但在动态 （工作）时却是稳 定的。这有点类似于活的生物：当控制系统（大脑）停止工作时，生物便“死亡”， 而当控制系统（大脑）工作时，生物就很有活力。仿生学研究领域中已发现的一些 生物体优良的机构可为机电一体化产品提供新型机体，但如何使这些新型机体具有活的“生命”还有待于深入研究。这一研究领域称为“生物软件”或“生物系统”，而生物的特点是硬件（肌体）软件（大脑）一体，不可分割。看 来，机电一体化产品虽然有向生物系统化发展趋，但有一段漫长的道路要走。5. 微型机电化一一微型化。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出业

8、微米级的机械元件。 当将这一成果用于实际产品时，就没 有必要区分机械部分和控制器了。届时机械和电子完全可以“融合”，机体、执 行机构、传感器、cpH?可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。这种 微型机械学是机电一体化的重要发展方向。二、典型的机电一体化产品机电一体化产品分系统（整机）和基础元、部件两大类。典型的机电一体化系 统有：数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系 统、CAiycamK统等。典型的机电一体化元、部件有：电力电子器件及装置、 可编程序控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。 这些典型的机电一体化产品的技术现状、发展趋势、

9、市场前景分析从略。三、我国发展“机电一体化”面临的形势和任务机电一体化工作主要包括两个层次：一是用微电子技术改造传统产业，其目 的是节能、节材，提高工效，提高产品质量，把传统工业的技术进步提高一步； 二是开发自动化、数字化、智能化机电产品，促进产品的更新换代。（一）我国“机电一体化”工作面临的形势1. 我国用微电子技术改造传统工业的工作量大而广，有难度2. 我国用机电一体化技术加速产品更新换代， 提高市场占有率的呼声高，有 压力。3. 我国用机电一体化产品取代技术含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、扰民产品的责任重，有意义。在我国工业系统中，能耗、耗水大户，对环 境污染严重的企业还占相当

10、大的比重。 近年来我国的工业结构、产品结构虽然几 经调整，但由于多种原因，成效一直不够明显。这里面固然有上级领导部门的政 出多门问题，有企业的“故土难离”“死守故业”问题，但不可否认也有优化不出理想的产业，优选不出中意的产品问题。上佳的答案早就摆在了这些企业的面 前，这就是发展机电一体化，开发和生产有关的机电一体化产品。 机电一体化产 品功能强、性能好、质量高、成本低，且具有柔性，可根据市场需要和用户反映 时产品结构和生产过程做必要的调整、改革，而无须改换设备。这是解决机电产 品多品种、少批量生产的重要出路。同时，可为传统的机械工业注入新鲜血液，带来新的活力，把机械生产从繁重的体力劳动中解脱出

11、来，实现文明生产。另外，从市场需求的角度看，由于我国研制、开发机电一体化产品的历史不 长，差距较大，许多产品的品种、数量、档次、质量都不能满足需求，每年进口 量都比较大，因此亟需发展。（二）我国“机电一体化”工作的任务我国在机电一体化方面的任务可以概括为两句话：一句话是广泛深入地用机 电一体化技术改造传统产业；另一句话是大张旗鼓地开发机电一体化产品， 促进 机电产品的更新换代。总的目的是促进机电一体产业的形成、 为我国产业结构和 产品结构调整作贡献。总之，机电一体化技术既是振兴传统机电工业的新鲜血液和源动力，乂是开 启我国机电行业产品结构、产业结构调整大门的钥匙。四、我国发展“机电一体化”的对

12、策（一）加强统筹安排，协调发展计划目前，我国从事“机电一体化”研究开发及生产的单位很多。各自都有一套 自己的发展策略。各单位的计划由于受各自立足点、 着眼点的限制，难免只考虑 局部利益，各主管部门的有关计划和规划，也有统一考虑不足，统筹安排不够的 问题，同时缺少综观全局的有权威性的发展计划和战略规划。因此，建议各主管部门责成有关单位在进行深入调查研究、 科学分析的基础上，制定出统管全局的 “机电一体化”研究、开发、生产计划和规划，避免开发上重复，生产上撞车！（二）强化行业管理，发挥“协会”作用目前，我国“机电一体化”较热，而按目前的行业划分方法和管理体制，“政 出多门”是难哆的。因此，我国有必

13、要明确一个“机电一体化”行业的统管机构， 根据目前国家政治体制改革和经济体制改革的精神，以及机电一体化行业特点， 我们建议，尽快加强北京机电一体化协会的建设， 赋予其行业管理职能。“协会” 要进一步扩大领导机构一一理事会的代表层面和复盖面，要加强办公室、秘书处的建设；要通过其精明十练的办事机构、经济实体，组织“行业”发展计划、战略规划的拟制；指导行业布点布局的调整，进行发展突破口的选择，抓好重点工 程的试点和有关项目的发标、招标工作（三）优化发展环境、增大支持力度优化发展环境指通过宣传群众，造成一种社会上下、企业内外都重视、支持 “机电一体化”发展的余围，如尽快为外商到我国投资发展“机电一体化

14、”产业 提供方便；尽可能为兴办开发、生产机电一体化产品的高新技术企业开绿灯；尽力为开发、生产机电一体化产品调配好资源要素等。增大支持力度，在技术政策上，要严格限制耗电、耗水、耗材高的传统产品 的发展，对未采用机电一体化技术落后产品限制强制淘汰；大力提倡用机电一体 化技术对传统产业进行改造，对有关机电一体化技术对传统产业乾地改造，对有关技术开发、应用项目优先立项、优先支持，对在技术开发、应用中做出贡献的 单位领导、科技人员进行表彰奖励等。（四）突出发展重点，兼顾“两个层次”机电一体化产业复盖面非常广，而我们的财力、人力和物力是有限的，因此 我们在抓机电一体化产业发展时不能面面俱到、平铺直叙，而应

15、分活主次，大胆取舍，有所为，有所不为。要注意抓两个层次上的工作。第一个层次是“面上” 的工作，即用电子信息技术对传统产业进行改造， 在传统的机电设备上植入或嫁 接上微电子（计算机）装置，使“机械”和“电子”技术在浅层次上结合。第二个 层次是“提高”工作，即在新产品设计之初，就把“机械”与“电子”统一起来 进行考虑，使“机械”与“电子”密不可分，深度结合，生产出来的新产品起码 正做到机电一体化。第二章电动机的发展及工作原理一、电动机技术发展及现状电机是利用电磁感应原理工作的机械。随着生产的发展而发展的，反过来， 电机的发展乂促进了社会生产力的不断提高。从 19世纪末期起，电动机就逐渐 代替蒸汽机

16、作为拖动生产机械的原动机， 一个多世纪以来，虽然电机的基本结构 变化不大，但是电机的类型增加了许多，在运行性能，经济指标等方面也都有了 很大的改进和提高，而且随着自动控制系统和计算机技术的发展， 在一般旋转电 机的理论基础上乂发展出许多种类的控制电机， 控制电机具有高可靠性、好精确 度、快速响应的特点，已成为电机学科的一个独立分支。它应用广泛，种类繁多。性能各异，分类方法也很多。电机常用的分类方法 主要有两种：一种是按功能用途分，可分为发电机，电动机，、压器和控制电机四大类。电动机的功能是将电能转换成机械能，它可以作为拖动各种生产机械的 动力，是国民经济各部门应用最多的动力机械， 也是最主要的

17、用电设备，各种电 动机消耗的电能占全国总发电量的 60%70%另一种分类方法是按照电机的结构 或转速分类，可分为变压器和旋转电机.根据电源电流的不同旋转电机乂分为直 流电机和交流电机两大类.交流电机乂分为同步电机和异步电机.在现代化工业生产过程中，为了实现各种生产工艺过程，需要各种各样的生 产机械。拖动各种生产机械运转，可以采用气动，液压传动和电力拖动。由于电 力拖动具有控制简单、调节性能好、耗损小、经济，能实现远距离控制和自动控 制等一系列优点，因此大多数生产机械都采用电力拖动。按照电动机的种类不同，电力拖动系统分为直流电力拖动系统和交流电力拖 动系统两大类。纵观电力拖动的发展过程，交，直流

18、两种拖动方式并存于各个生产领域。 在 交流电出现以前，直流电力拖动是唯一的一种电力拖动方式，19世纪末期，由于研制出了经济实用的交流电动机，致使交流电力拖动在工业中得到了广泛的应 用，但随着生产技术的发展，特别是精密机械加工与冶金工业生产过程的进步， 对电力拖动在起动，制动，正反转以及调速精度与范围等静态特性和动态响应方 面提出了新的，更高的要求。由于交流电力拖动比直流电力拖动在技术上难以实 现这些要求，所以20世纪以来，在可逆，可调速与高精度的拖动技术领域中， 相当时期内几乎都是采用直流电力拖动，而交流电力拖动则主要用于恒转速系 统。虽然直流电动机具有调速性能优异这一突出特点，但是由于它具有

19、电刷与 换向器（乂称整流子），使得他的故障率较高，电动机的使用环境也受到了限制(如不能在有易爆气体及尘埃多的场合使用)，其电压等级，额定转速，单机容 量的发展也受到了限制。所以，在20世纪60年代以后，随着电力电子技术的发 展，半导体交流技术的交流技术的交流调速系统得以实现。尤其是70年代以来，大规模集成电路和计算机控制技术的发展， 为交流电力拖动的广泛应用创造了有 利条件。诸如交流电动机的申级调速，各种类型的变频调速，无换向器电动机调 速等，使得交流电力拖动逐步具备了调速范围宽， 稳态精度高，动态响应快以及 在四象限做可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面完全可与直流电力拖动 媲美。除此之

20、外，由于交流电力拖动具有调速性能优良，维修费用低等优点，因 此它今后将广泛应用于各个工业电气自动化领域中，并逐步取代直流电力拖动而成为电力拖动的主流。经历了 100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。未来电动机将会沿着单位功率体积更小、 机电能量转换效率更高、控制更灵 活的方向继续发展。一批"巨无霸"电机、一批"光怪陆奇"电机将同时展现在世人 眼前。二、电动机工作原理目前较常用的主要是交流电动机，它可

21、分为两种： 1、三相异步电动机。2、 单相交流电动机。第一种多用在工业上，而第二种多用在民用电器上。下面以三 相异步电动机为例介绍其基本工作原理。 起来，形成一个笼型的闭合绕组。定子 三相绕组可接成星形，也可以接成三角形。综上分析可知，三相异步电动机转动的基本工作原理是：(1) 三相对称绕组中通人三相对称电流产生圆形旋转磁场。(2) 转子导体切割旋转磁场感应电动势和电流；(3) 转子载流导体在磁场中受到电磁力的作用，从而形成电磁转距，驱使 电动机转子转动。三：电动机的运行维护(一) 电动机启动前的准备为了保证电动机正常安全地启动，一般启动前应作好下述准备：(1) 检查电源是否有电，电压是否正常

22、，若电源电压过高或过低，都不宜 启动。(2) 启动器是否正常，如零部件有无损坏，使用是否灵活，触头接触是否 良好，接线是否正确、牢固等。(3) 熔丝规格大小是否合适，安装是否牢固，有无熔断或损伤。(4) 电动机接线板上接头有无松动或氧化。(5) 检查传动装置，如皮带轻紧是否合适，连接是否牢固，联轴器的螺丝、 销子是否紧固等。(6) 传动电动机转子和负载机械的转轴，看其转动是否灵活。(7) 检查电动机及启动电器外壳是否接地，接地线有无断路，接地螺丝是 否松动、脱落等。(8) 搬开电动机周围的杂物并活除机座表面灰尘、油垢等。(9) 检查负载机械是否妥善地作好了启动准备。(10) 对正常运行中的绕线

23、式电动机，应经常观察电动机滑环有无偏心摆 动现象；观察滑环的火花是否发生异常现象。滑环上碳刷是否要更换。(二) 启动时应注意的问题(1) 接通电源后，如果电动机不转，应立即切断电源，绝不能迟疑等待， 更不能带电检查电动机发故障，否则将会烧毁电动机和发生危险。(2) 启动时应注意观察电动机、传动装置、负载机械的工作情况，以及线 路上的电流表和电压表的指示，若有异常现象，应立即断电检查，待故障排除后， 载行启动。(3) 利用手动补偿器或手动星三角启动器启动电动机时， 特别要注意操作 顺序。一定要先将手柄推到启动位置， 待电动机转速稳定后再拉到运转位置， 防 止误操作造成设备和人身事故。(4) 同一

24、线路上的电动机不应同时启动， 一般应由大到小逐台启动以免多 太电动机同时启动，线路上电流太大。电压降低过多，造成电动机启动困难引起 线路故障或使开关设备跳闸。(5) 启动时，若电动机的旋转方向反了，应立即切断电源，将三相电源线 中的任意两相互换一下位置，即可改变电动机转向。(三) 电动机运行中的监视电动机在运行时，值班工作人员可以通过仪表和感觉器官监视其运行情况， 以便及早发现问题，减少或避免故障的发生。1. 监视电动机的温度电动机正常运行时会发热，使电动机温度升高，但不应超出允许的限度。如 果电动机负载过大，使用环境温度过高，通风不畅或运行中发生故障，就会使其 温度超出允许限度，导致绕组过热

25、烧毁，因此电动机温度的高低是反映电动机运 行的主要标志，在运行中经常检查。判断电动机是否过热，可以用以下方法：(1) 凭手的感觉：如果以手接触外壳，没有烫手的感觉，说明电动机温度 正常；如果手放上去烫得马上缩回来，说明电动机已经过热。(2) 在电动机外壳上滴23滴水，如果只冒热气没有声音，则说明电动机 没有过热，如果水滴急剧汽化同时伴有"喧喧"声，说明电动机已经过热。(3) 判别电动机是否过热的准确方法还是用温度计测量。发现电动机过热应该立即停车检查，等查明原因，排除故障后再行使用。2. 监视电动机的电流一般容量较大的电动机应装设电流表， 随时对其电流进行监视。若电流大小

26、或三相电流不平衡超过了允许值。 应立即停车检查。容量较小的电动机一般不装 电流表，但也经常用钳形表测量。3. 监视电动机的电压电动机的电源上最好装设一只电压表和转换开关，以便对其三相电源、压进行监视。电动机的电源电压过高、过低或三相电压不平衡，特别是三相电源缺相，都 会带来不良后果。如发现这种情况应立即停车，待查明原因，排除故障后再使用。4. 注意电动机的振动、响声和气味电动机正常运行时，应平稳、轻快、无异常气味和响声。若发生剧烈振动， 噪音和焦臭气味，应停车进行检查修理。5. 注意传动装置的检查电动机运行时要随时注意查看皮带轮或联轴器有无松动，传动皮带是否有过 紧、过松的现象等，如果有，应停车上紧或进行调整6. 注意轴承的工作情况电动机运行中应注意轴承声响和发热情况。若轴承声音不正常或过热，应检 查润滑情况是否良好和有无磨损。7. 注意交流电动机的滑环或直流电动机的换向器火花电动机运行中，电刷与换向器或滑环之间难免出现火花。 如果所发生的火花 大于某一规定限度，尤其是出现放电性的红色电弧火花时， 将产生破坏作用，必 须及时加以纠正。(四) 电动机的定期检查