2.1.8 微特电机

微特电机通常指的是性能、用途或原理等与常规电机不同，且体积和输出功率较小的微型电机和特种精密电机，全称微型特种电机。其外径通常不大于130mm，输出功率从数百mW到数百W，一般小于735W（1马力）。但在较大的控制系统中，有些微特电机的体积和输出功率都已突破了这个范围，有的特种电机的功率达到10kW左右。

1914年，巴拿马运河首先用自整角电机系统控制水闸。同年，美国开始生产1/20～1/200马力D型直流电动机系列，并在自动控制系统中得到应用。20世纪40年代前后，微特电机在自动控制系统和军事装备中推广，先后出现自整角电机、旋转变压器、伺服电动机和测速发电机系列。20世纪60年代起，相继出现了无刷直流电动机、步进电动机、力矩电动机、直线电机和多极角度传感器等。20世纪70年代，一些不同于电磁感应原理的新型微特电机，如压电电动机、霍尔电机、光电电机等，向实用化推进。20世纪80年代以来，微特电机与专用集成电路、控制器、驱动器等集成，组成组件或系统，显著扩展了微特电机的范围和功能，成为各种控制系统中重要的基础元件。

微特电机的主要特点：①普通电机的主要任务是转换能量，微特电机在自动控制系统中只起一个元件的作用，主要任务是完成信号的传递与转换；②特殊的使用环境，如地上、水下、海洋、太空，高温、低温、潮湿、冲击、振动、辐射等，要在各种恶劣的环境条件下仍能准确、可靠地工作；③要求体积小、重量轻、耗电少。

微特电机大体上可分为驱动用微特电机和控制用微特电机，前者用来驱动各种机构、仪表及家用电器等。后者在自动控制系统中起传递、变换和执行控制信号的作用。表2-1是驱动用微特电机的分类，表2-2是控制用微特电机的分类。

图2-30是直线电机实物图，图2-31是超声波电机实物图。

图2-32是伺服电机实物图，图2-33是测速发电机实物图。

图2-34是旋转变压器实物图，图2-35是自整角机实物图，图2-36是步进电机实物图。

微特电机品种多达5000余种，规格繁杂，广泛应用于军事装备、航空航天、电子产品、工业自动控制、家用电器、办公自动化、交通运输、通信、电动工具、仪器仪表、电动玩具等方面，主要用户分布在视听、办公自动化、电动车（含汽车）、家电和空调等领域。

例如，微特电机是汽车上的关键零部件之一，配置的微特电机越多，汽车采用电机驱动控制代替机械控制的部位越多，汽车的电控自动化程度越高，驾驶操控汽车就更方便，一辆轿车应用微电机可达40台左右，豪华型轿车甚至会配备上百台微电机。

汽车用微特电机主要分布于汽车的发动机、底盘、车身三大部位及附件中，并将逐步成为汽车的动力系统。

汽车发动机部件上的应用：主要是在汽车启动机、电喷控制系统、发动机水箱散热器及发电机中的应用。除交流发电机外，这些部件中应用多台直流电动机。

汽车底盘车架上的应用：主要是在汽车电子悬架控制系统、电动助力转向装置、汽车稳定性控制系统、汽车巡行控制系统、防抱死控制系统及驱动动力控制系统的应用。其中广泛应用永磁式直流电动机或永磁式步进电动机。

汽车车身部件上的应用：主要是在中央门锁装置、电动后视镜、自动升降天线、电动天窗、自动前灯、电动汽车坐椅调整器、电动玻璃升降器、电动刮水器、空调系统、电动电子车速里程表等的应用。其中普遍应用永磁式直流电动机和永磁式步进电动机。

我国是微特电机生产大国，总产量约占世界总产量的60%以上，预计“十二五”期末我国微特电机年产量将达100亿台。

面对节能减排的压力，高效节能、静音舒适、无害无污染、高出力省材料、安全可靠的微特电机在家用电器、电动车辆和汽车领域的发展前景十分广阔。

随着电子信息产品向高性能、小型化、薄型化发展，为了适应微特电机与信息网络相结合，片状化、轻量化、小型化、高速化、高精度、高性能的微特电机将在视听摄录、计算机、手机、复印机等设备中占有重要地位。

机器人等高新技术产业的规模不断扩大，迫切需要高精度、高性能、高效率、高可靠、高出力、一体化、智能化、低转速、大力矩等高技术含量的微特电机。风力发电系统、微电子机械系统、混合动力汽车和电动汽车驱动系统等领域需要研制先进的特种电机系统实现高效能量转换。