2.1.8 微特電機

微特電機通常指的是性能、用途或原理等與常規電機不同，且體積和輸出功率較小的微型電機和特種精密電機，全稱微型特種電機。其外徑通常不大于130mm，輸出功率從數百mW到數百W，一般小于735W（1馬力）。但在較大的控制系統中，有些微特電機的體積和輸出功率都已突破了這個范圍，有的特種電機的功率達到10kW左右。

1914年，巴拿馬運河首先用自整角電機系統控制水閘。同年，美國開始生產1/20～1/200馬力D型直流電動機系列，并在自動控制系統中得到應用。20世紀40年代前后，微特電機在自動控制系統和軍事裝備中推廣，先后出現自整角電機、旋轉變壓器、伺服電動機和測速發電機系列。20世紀60年代起，相繼出現了無刷直流電動機、步進電動機、力矩電動機、直線電機和多極角度傳感器等。20世紀70年代，一些不同于電磁感應原理的新型微特電機，如壓電電動機、霍爾電機、光電電機等，向實用化推進。20世紀80年代以來，微特電機與專用集成電路、控制器、驅動器等集成，組成組件或系統，顯著擴展了微特電機的范圍和功能，成為各種控制系統中重要的基礎元件。

微特電機的主要特點：①普通電機的主要任務是轉換能量，微特電機在自動控制系統中只起一個元件的作用，主要任務是完成信號的傳遞與轉換；②特殊的使用環境，如地上、水下、海洋、太空，高溫、低溫、潮濕、沖擊、振動、輻射等，要在各種惡劣的環境條件下仍能準確、可靠地工作；③要求體積小、重量輕、耗電少。

微特電機大體上可分為驅動用微特電機和控制用微特電機，前者用來驅動各種機構、儀表及家用電器等。后者在自動控制系統中起傳遞、變換和執行控制信號的作用。表2-1是驅動用微特電機的分類，表2-2是控制用微特電機的分類。

圖2-30是直線電機實物圖，圖2-31是超聲波電機實物圖。

圖2-32是伺服電機實物圖，圖2-33是測速發電機實物圖。

圖2-34是旋轉變壓器實物圖，圖2-35是自整角機實物圖，圖2-36是步進電機實物圖。

微特電機品種多達5000余種，規格繁雜，廣泛應用于軍事裝備、航空航天、電子產品、工業自動控制、家用電器、辦公自動化、交通運輸、通信、電動工具、儀器儀表、電動玩具等方面，主要用戶分布在視聽、辦公自動化、電動車（含汽車）、家電和空調等領域。

例如，微特電機是汽車上的關鍵零部件之一，配置的微特電機越多，汽車采用電機驅動控制代替機械控制的部位越多，汽車的電控自動化程度越高，駕駛操控汽車就更方便，一輛轎車應用微電機可達40臺左右，豪華型轎車甚至會配備上百臺微電機。

汽車用微特電機主要分布于汽車的發動機、底盤、車身三大部位及附件中，并將逐步成為汽車的動力系統。

汽車發動機部件上的應用：主要是在汽車啟動機、電噴控制系統、發動機水箱散熱器及發電機中的應用。除交流發電機外，這些部件中應用多臺直流電動機。

汽車底盤車架上的應用：主要是在汽車電子懸架控制系統、電動助力轉向裝置、汽車穩定性控制系統、汽車巡行控制系統、防抱死控制系統及驅動動力控制系統的應用。其中廣泛應用永磁式直流電動機或永磁式步進電動機。

汽車車身部件上的應用：主要是在中央門鎖裝置、電動后視鏡、自動升降天線、電動天窗、自動前燈、電動汽車坐椅調整器、電動玻璃升降器、電動刮水器、空調系統、電動電子車速里程表等的應用。其中普遍應用永磁式直流電動機和永磁式步進電動機。

我國是微特電機生產大國，總產量約占世界總產量的60%以上，預計“十二五”期末我國微特電機年產量將達100億臺。

面對節能減排的壓力，高效節能、靜音舒適、無害無污染、高出力省材料、安全可靠的微特電機在家用電器、電動車輛和汽車領域的發展前景十分廣闊。

隨著電子信息產品向高性能、小型化、薄型化發展，為了適應微特電機與信息網絡相結合，片狀化、輕量化、小型化、高速化、高精度、高性能的微特電機將在視聽攝錄、計算機、手機、復印機等設備中占有重要地位。

機器人等高新技術產業的規模不斷擴大，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、低轉速、大力矩等高技術含量的微特電機。風力發電系統、微電子機械系統、混合動力汽車和電動汽車驅動系統等領域需要研制先進的特種電機系統實現高效能量轉換。