機電一體化又稱機械電子學，英文稱爲Mechatronics，它是由英文機械學mechanics的前半部分與電子學electronics的後半部分組合而成，小編收集了汽車機電一體化論文，歡迎閱讀。
汽車機電一體化論文
摘要 近幾十年來，隨着電力電子技術、微電子技術及現代控制理論的發展，中、小功率電動機在工農業生產及人們的日常生活中都有極其廣泛的的應用。特別是在鄉鎮企業及家用電器中，更需要有大量的中、小功率電動機。由於這種電動機的發展及廣泛的應用，它的使用、保養和維護工作也越來越重要。
電動機機應用廣泛，種類繁多、性能各異，分類方法也很多。
本文主要介紹了電動機技術發展及現狀、工作原理和電動機的執行維護。
關鍵詞 技術現狀 工作原理 執行維護
引言
電動機是一種實現機、電能量轉換的電磁裝置。常見的電動機可分爲交流電動機和直流電動機。
電動機是隨着生產力的發展而發展的，反過來，電動機的發展也促進了社會生產力的不斷提高。從19世紀末期起，電動機就逐漸代替蒸汽機作爲拖動生產機械的原動機，一個多世紀以來，雖然電動機的基本結構變化不大，但是電動機的類型增加了許多，在執行性能，經濟指標等方面也都有了很大的改進和提高，而且隨着自動控制系統和計算機技術的發展，在一般旋轉電動機的理論基礎上又發展出許多種類的控制電動機，控制電動機具有高可靠性﹑好精確度﹑快速響應的特點，已成爲電動機學科的一個獨立分支。
第一章 電動機分類、發展現狀及未來
1.1 電動機分類
電動機機應用廣泛，種類繁多、性能各異，分類方法也很多。
1.根據電動機工作電源的不同，可分爲直流電動機和交流電動機。其中交流電動機還分爲單相電動機和三相電動機。
2.電動機按結構及工作原理可分爲異步電動機和同步電動機。 同步電動機還可分爲永磁同步電動機、磁阻同步電動機和磁滯同步電動機。異步電動機可分爲感應電動機和交流換向器電動機。感應電動機又分爲三相異步電動機、單相異步電動機和罩極異步電動機。交流換向器電動機又分爲單相串勵電動機、交直流兩用電動機和推斥電動機。
3.電動機按起動與執行方式可分爲電容起動式電動機、電容運轉式電動機、電容起動運轉式電動機和分相式電動機。
按用途分類。電動機按用途可分爲驅動用電動機和控制用電動機。驅動用電動機又分爲電動工具用電動機、家電用電動機及其它通用小型機械設備用電動機。控制用電動機又分爲步進電動機和伺服電動機等。
4.電動機按轉子的結構可分爲籠型感應電動機和繞線轉子感應電動機。
5.電動機按運轉速度可分爲高速電動機、低速電動機、恆速電動機、調速電動機。
1.2 電動機技術發展現狀
電動機是一種實現機、電能量轉換的電磁裝置。它是隨着生產力的發展而發展的，反過來，電動機的發展也促進了社會生產力的不斷提高。從19世紀末期起，電動機就逐漸代替蒸汽機作爲拖動生產機械的原動機，一個多世紀以來，雖然電動機的基本結構變化不大，但是電動機的類型增加了許多，在執行性能，經濟指標等方面也都有了很大的改進和提高，而且隨着自動控制系統和計算機技術的發展，在一般旋轉電動機的理論基礎上又發展出許多種類的控制電動機，控制電動機具有高可靠性﹑好精確度﹑快速響應的特點，已成爲電動機學科的一個獨立分支。
電動機的功能是將電能轉換成機械能，它可以作爲拖動各種生產機械的動力，是國民經濟各部門應用最多的動力機械。
在現代化工業生產過程中，爲了實現各種生產工藝過程，需要各種各樣的生產機械。拖動各種生產機械運轉，可以採用氣動，液壓傳動和電力拖動。由於電力拖動具有控制簡單﹑調節性能好﹑耗損小﹑經濟，能實現遠距離控制和自動控制等一系列優點，因此大多數生產機械都採用電力拖動。
按照電動機的種類不同，電力拖動系統分爲直流電力拖動系統和交流電力拖動系統兩大類。
縱觀電力拖動的發展過程，交、直流兩種拖動方式並存於各個生產領域。在交流電出現以前，直流電力拖動是唯一的一種電力拖動方式，19世紀末期，由於研製出了經濟實用的交流電動機，致使交流電力拖動在工業中得到了廣泛的應用，但隨着生產技術的發展，特別是精密機械加工與冶金工業生產過程的進步，對電力拖動在起動，制動，正反轉以及調速精度與範圍等靜態特性和動態響應方面提出了新的，更高的要求。由於交流電力拖動比直流電力拖動在技術上難以實現這些要求，所以20世紀以來，在可逆，可調速與高精度的拖動技術領域中，相當時期內幾乎都是採用直流電力拖動，而交流電力拖動則主要用於恆轉速系統。
雖然直流電動機具有調速性能優異這一突出特點，但是由於它具有電刷與換向器(又稱整流子)，使得他的故障率較高，電動機的使用環境也受到了限制(如不能在有易爆氣體及塵埃多的場合使用)，其電壓等級，額定轉速，單機容量的發展也受到了限制。所以，在20世紀60年代以後，隨着電力電子技術的發展，半導體交流技術的交流技術的交流調速系統得以實現。尤其是70年代以來，大規模集成電路和計算機控制技術的發展，爲交流電力拖動的廣泛應用創造了有利條件。諸如交流電動機的串級調速，各種類型的變頻調速，無換向器電動機調速等，使得交流電力拖動逐步具備了調速範圍寬，穩態精度高，動態響應快以及在四象限做可逆執行等良好的技術性能，在調速性能方面完全可與直流電力拖動媲美。除此之外，由於交流電力拖動具有調速性能優良，維修費用低等優點，將廣泛應用於各個工業電氣自動化領域中，並逐步取代直流電力拖動而成爲電力拖動的主流。
1.3 電動機的未來
經歷了100多年的技術發展，電動機自身的理論基本成熟。隨着電工技術的發展，對電能的轉換、控制以及高效使用的要求越來越高。電磁材料的性能不斷提高，電工電子技術的廣泛應用，爲電動機的發展注入了新的活力。
未來電動機將會沿着體積更小、機電能量轉換效率更高、控制更靈活的方向繼續發展。
第二章 電動機的工作原理
2.1 三相異步電動機的結構及工作原理
目前較常用的主要是交流電動機，它可分爲三相異步電動機和單相交流電動機兩種。第一種多用在工業上，而第二種多用在民用電器上。下面以三相異步電動機爲例介紹電動機的工作原理。
2.1.1 三相異步電動機的結構
三相異步電動機的結構主要由兩個部分組成，一是固定不動的部分(簡稱定子)，二是可以自由旋轉的部分(簡稱轉子)。定子與轉子之間有一個很小的氣隙。此外，還有機座、端蓋軸承、接線盒、風扇等其他部分。
異步電動機根據轉子的繞組的結構不同，可分爲鼠籠式和繞線式兩種。鼠籠式異步電動機的轉子繞組本身自成閉合迴路，整個轉子形成一個堅實的整體，其結構簡單牢固、執行可靠、價格便宜，應用最爲廣泛，小型異步電動機絕大部分屬於這類。繞線式異步電動機的結構比鼠籠式複雜，但啓動性能較好，需要時還可以調節電動機的轉速。圖2—1所示是三相鼠籠式異步電動機的結構。
1.定子
定子是用來產生旋轉磁場的，主要由定子鐵心、定子繞組和機座等部分組成。鼠籠式和繞線式異步電動機的定子結構是完全一樣的。
2.轉子
轉子是異步電動機的轉動部分，它在定子繞組旋轉磁場的作用下獲得一定的轉矩而旋轉，透過聯軸器或皮帶輪帶動其他機械設備做功。轉子由轉子鐵心、轉子繞組和轉軸等部分組成。
3.機座
機座是電動機的外殼和支架，它的作用是固定和保護定子鐵心、定子繞組並支撐端蓋，所以要求機座具有足夠的機械強度和剛度，能承受運輸和執行過程中的各種作用力。
中、小型異步電動機通常採用鑄鐵機座，定子鐵心緊貼在機座的內壁，電動機執行時鐵心和繞組產生的熱量主要透過機座表面散發到空氣中去，因此，爲了增加散熱面積，在機座表面裝有散熱片。
對大型異步電動機，一般採用鋼板焊接機座，此時爲了滿足通風散熱的要求，機座內表面與鐵心隔開適當距離，以形成空腔，作爲冷卻空氣的通道。
2.1.2 三相異步電動機的工作原理
圖2—2所示爲用圖解法分析旋轉磁場的電機繞組結構圖。圖中交流電機的.定子上嵌放着對稱的三相繞組U1—U2、V1—V2、W1—W2，電流的流入端用符號 表示，流出端用⊙表示。
三相對稱電流波形如圖2—3所示。假定電流從繞組首端流入爲正，末端流出爲負。
對稱三相交流電流通入對稱三相繞組時，便產生一個旋轉磁場。下面選取各相電流出現最大值的幾個瞬間進行分析。
在圖2—2中，當 =0°時，U相電流達到正最大值，電流從首端U1流入，用 表示，從末端U2流出，用⊙表示;V相和W相電流均爲負，因此電流均從繞組的末端流入，首端流出，故末端V2和W2應填上 ，首端V1和W1應填上⊙，如圖2—2(a)所示。從圖可見，合成磁場的軸線正好位於U相繞組的軸線上。
當 =120°時，V相電流爲正的最大值，因此V相電流從首端V1流入，用 表示，從末端V2流出，用⊙表示。U相和W相電流均爲負,則U1和W1端爲流出電流，用⊙表示，而U2和W2爲流入電流，用 表示，如圖2—2(b)所示。由圖可見，此時合成磁場的軸線正好位於V相繞組的軸線上，磁場方向已從 =0°時的位置沿逆時針方向旋轉了120°。
當 =240°和 =360°時，合成磁場的位置分別如圖2—2(c)、(d)所示。當 =360°時，合成磁場的軸線正好位於U相繞組的軸線上，磁場方向從起始位置逆時針方向旋轉了360°，即電流變化一個週期，合成磁場旋轉一週。
由此可見，對稱三相交流電流通入對稱三相繞組所形成的磁場是一個旋轉磁場。旋轉的方向從U→V→W，正好和電流出現正的最大值順序相同，即由電流超前相轉向電流滯後相。
如果三相繞組通入負序電流，則電流出現正的最大值的順序是U→W→V。透過圖解法分析可知，旋轉磁場的旋轉方向也爲U→W→V。
綜上分析可知，三相異步電動機轉動的基本工作原則是：
(1)三相對稱繞組中通入三相對稱電流產生圓形旋轉磁場，其轉速爲異步轉速( 1)且1=式中： 爲電源頻率，單位爲Hz; 爲電機極對數。
(2)轉子導體切割旋轉磁場產生感應電動勢和電流。
(3)轉子載流導體在磁場中受到電磁力的作用，從而形成電磁轉矩，驅使電動機轉子轉動，其轉速( )小於同步轉速( 1)。異步電動機的轉速不可能達到定子旋轉磁場的轉速，即同步轉速，因爲如果到達同步轉速，則轉子導體與旋轉磁場之間沒有相對運動，隨之在轉子導體中不能感應出電勢和電流，也就不能產生推動轉子的電磁力。因此，異步電動機的轉速總是低於同步轉速，即兩種轉速之間總是存在差異，異步電動機因此而得名。又因爲異步電動機轉子電流是透過電磁感應作用產生的，所以又稱爲感應電動機。
(4)異步電動機的旋轉方向始終與旋轉磁場的旋轉方向一致，而旋轉磁場的方向又取決於異步電動機的三相電流相序，因此，三相異步電動機的轉向與電流的相序一致。要改變轉向，只要改變電流的相序即可，即任意對調電動機的兩根電源線，便可使電動機反轉。
第三章 電動機的執行維護
3.1 電動機啓動前的準備
爲了保證電動機正常安全地啓動，一般啓動前應作好下述準備：
(1) 檢查電源是否有電，電壓是否正常，若電源電壓過高或過低，都不宜啓動。
(2) 啓動器是否正常，如零部件有無損壞，使用是否靈活，觸頭接觸是否良好，接線是否正確、牢固等。
(3) 熔絲規格大小是否合適，安裝是否牢固，有無熔斷或損傷。
(4) 電動機接線板上接頭有無鬆動或氧化。
(5) 檢查傳動裝置，如皮帶輕緊是否合適，連接是否牢固，聯軸器的螺絲、銷子是否緊固等。
(6) 傳動電動機轉子和負載機械的轉軸，看其轉動是否靈活。
(7) 檢查電動機及啓動電器外殼是否接地，接地線有無斷路，接地螺絲是否鬆動、脫落等。
(8) 搬開電動機周圍的雜物並清除機座表面灰塵、油垢等。
(9) 檢查負載機械是否妥善地作好了啓動準備。
(10)對正常執行中的繞線式電動機，應經常觀察電動機滑環有無偏心擺動現象;觀察滑環的火花是否發生異常現象。滑環上碳刷是否要更換。
3.2 啓動時應注意的問題
(1) 接通電源後，如果電動機不轉，應立即切斷電源，絕不能遲疑等待，更不能帶電檢查電動機發故障，否則將會燒燬電動機和發生危險。
(2) 啓動時應注意觀察電動機、傳動裝置、負載機械的工作情況，以及線路上的電流表和電壓表的指示，若有異常現象，應立即斷電檢查，待故障排除後，載行啓動。
(3) 利用手動補償器或手動星三角啓動器啓動電動機時，特別要注意操作順序。一定要先將手柄推到啓動位置，待電動機轉速穩定後再拉到運轉位置，防止誤操作造成設備和人身事故。
(4) 同一線路上的電動機不應同時啓動，一般應由大到小逐臺啓動以免多太電動機同時啓動，線路上電流太大。電壓降低過多，造成電動機啓動困難引起線路故障或使開關設備跳閘。
(5) 啓動時，若電動機的旋轉方向反了，應立即切斷電源，將三相電源線中的任意兩相互換一下位置，即可改變電動機轉向。
3.3 電動機執行中的監視
電動機在執行時，值班工作人員可以透過儀表和感覺器官監視其執行情況，以便及早發現問題，減少或避免故障的發生。
3.3.1 監視電動機的溫度
電動機正常執行時會發熱，使電動機溫度升高，但不應超出允許的限度。如果電動機負載過大，使用環境溫度過高，通風不暢或執行中發生故障，就會使其溫度超出允許限度，導致繞組過熱燒燬，因此電動機溫度的高低是反映電動機執行的主要標誌，在執行中經常檢查。判斷電動機是否過熱，可以用以下方法：
(1) 憑手的感覺：如果以手接觸外殼，沒有燙手的感覺，說明電動機溫度正常;如果手放上去燙得馬上縮回來，說明電動機已經過熱。
(2) 在電動機外殼上滴2-3滴水，如果只冒熱氣沒有聲音，則說明電動機沒有過熱，如果水滴急劇汽化同時伴有"噝噝"聲，說明電動機已經過熱。
(3) 判別電動機是否過熱的準確方法還是用溫度計測量。
發現電動機過熱應該立即停車檢查，等查明原因，排除故障後再行使用。
3.3.2 監視電動機的電流
一般容量較大的電動機應裝設電流表，隨時對其電流進行監視。若電流大小或三相電流不平衡超過了允許值。應立即停車檢查。容量較小的電動機一般不裝電流表，但也經常用鉗形表測量。
3.3.3 監視電動機的電壓
電動機的電源上最好裝設一隻電壓表和轉換開關，以便對其三相電源、壓進行監視。電動機的電源電壓過高、過低或三相電壓不平衡，特別是三相電源缺相，都會帶來不良後果。如發現這種情況應立即停車，待查明原因，排除故障後再使用。
3.3.4 注意電動機的振動、響聲和氣味
電動機正常執行時，應平穩、輕快、無異常氣味和響聲。若發生劇烈振動，噪音和焦臭氣味，應停車進行檢查修理。
3.3.5 注意傳動裝置的檢查
電動機執行時要隨時注意檢視皮帶輪或聯軸器有無鬆動，傳動皮帶是否有過緊、過鬆的現象等，如果有，應停車上緊或進行調整。
3.3.6 注意軸承的工作情況
電動機執行中應注意軸承聲響和發熱情況。若軸承聲音不正常或過熱，應檢查潤滑情況是否良好和有無磨損。
3.3.7 注意交流電動機的滑環或直流電動機的換向器火花
電動機執行中，電刷與換向器或滑環之間難免出現火花。如果所發生的火花大於某一規定限度，尤其是出現放電性的紅色電弧火花時，將產生破壞作用，必須及時加以糾正。
3.4電動機的定期檢查和保養
爲了保證電動機正常工作，除了按操作規程正確使用，執行過程中注意監視和維護外還應進行定期檢查和保養。間隔時間可根據電動機的類型、使用環境決定。主要檢查和保養項目如下[9][10]：
(1) 及時清除電動機機座外部的灰塵、油泥，如使用環境灰塵較多，最好每天清掃一次。
(2) 經常檢查接線板螺絲是否鬆動或燒傷。
(3) 定期測量電動機的絕緣電阻，若使用環境比較潮溼更應經常測量。
(4) 定期用煤油清洗軸承並更換新油(一般半年更換一次)，換油時不應上滿，一般佔油腔的1/2~1/3，否則，容易發熱或甩出，油要從一面加人，可以把沒有清洗乾淨的雜質，從另一面擠出來。
(5) 定期檢查啓動設備，看觸頭和接線有無燒傷，氧化，接觸是否良好等。
(6) 絕緣情況的檢查。絕緣材料的絕緣能力因乾燥程度不同而異，所以保持電動機繞組的乾燥是非常重要的。電動機工作環境潮溼、工作間有腐蝕性氣體等因素的存在，都會破壞電動機的絕緣。最常見的是繞組接地故障即絕緣損壞，使帶電部分與機殼等不應帶電的金屬部分相碰，發生這種故障，不僅影響電動機正常工作。還會危及人身安全。所以電動機在使用中，應經常檢查絕緣電阻，還要注意檢視電動機機殼接地是否可靠。
(7) 除了按上述幾項內容對電動機定期維護外，執行一年後要大修一次。大修的目的在於，對電動機進行一次徹底、全面的檢查、維護，增補電動機缺少、磨損的元件，徹底清除電動機內外的灰塵、污物，檢查絕緣情況，清洗軸承並檢查其磨損情況。
結論
電動機從發展至今，一代代的產品的問世，都是圍繞着基本的工作原理而開發的，如何去執行和維護電動機是我們目前主要工作的重中之重。
電動機在我國的經濟建設中擔當着重要的角色，隨着我國加入WTO後，我國電動機行業所面臨的國際社會的巨大競爭壓力和挑戰日益加劇。從節約能源，保護環境出發，高效率電動機是目前國際發展的趨勢。這樣看來，推廣中國的高效率電動機是非常有必要的。
致謝
本論文在各位老師的悉心指導和嚴格要求下已完成。在學習和生活期間，也始終感受着導師的精心指導和無私的關懷，我受益匪淺。在此向各位老師表示深深的感謝和崇高的敬意。不積跬步何以至千里，本論文能夠順利的完成，也歸功於各位任課老師的認真負責，使我能夠很好的掌握和運用專業知識，並在設計中得以體現。同時我在網上也蒐集了不少資料，才使我的畢業論文順利完成。在此向學院工程系的全體老師表示由衷的謝意。
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