直流伺服电动机精品课件.ppt

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1、直流伺服电动机直流伺服电动机电气工程及其自动化电气工程及其自动化0701鹿鸣明鹿鸣明1.直流伺服直流伺服电动机的工作原理机的工作原理2.直流伺服直流伺服电动机的机的结构特点构特点3.直流伺服直流伺服电动机的工作特性机的工作特性4.直流伺服直流伺服电动机的机的应用用1.工作原理工作原理1.11.1工作原理工作原理工作原理工作原理直流伺服直流伺服直流伺服直流伺服电电机本身就是直流机本身就是直流机本身就是直流机本身就是直流电动电动机。直流机。直流机。直流机。直流电电机的工作原理是建立在机的工作原理是建立在机的工作原理是建立在机的工作原理是建立在电电磁力定律磁力定律磁力定律磁力定律基基基基础础上的，上

2、的，上的，上的，电电磁力的大小与磁力的大小与磁力的大小与磁力的大小与电电机中的气隙磁机中的气隙磁机中的气隙磁机中的气隙磁场场成正比。成正比。成正比。成正比。1.21.2直流伺服直流伺服直流伺服直流伺服电电机的分机的分机的分机的分类类直流直流直流直流电电机按其励磁方式分机按其励磁方式分机按其励磁方式分机按其励磁方式分为为永磁式、励磁式永磁式、励磁式永磁式、励磁式永磁式、励磁式(他励、并励、串励、复励他励、并励、串励、复励他励、并励、串励、复励他励、并励、串励、复励)、混合式、混合式、混合式、混合式(励磁和永磁合成励磁和永磁合成励磁和永磁合成励磁和永磁合成)三种；按三种；按三种；按三种；按电电枢枢

3、枢枢结结构分构分构分构分为为有槽、无槽、印刷有槽、无槽、印刷有槽、无槽、印刷有槽、无槽、印刷绕组绕组、空心杯形等；、空心杯形等；、空心杯形等；、空心杯形等；按按按按输输出量分出量分出量分出量分为为位置、速度、位置、速度、位置、速度、位置、速度、转转矩矩矩矩(或力或力或力或力)三种控制系三种控制系三种控制系三种控制系统统；按运；按运；按运；按运动动模式分模式分模式分模式分为为增量式和增量式和增量式和增量式和连续连续式；按性能特点及用途不同又有不同品种。式；按性能特点及用途不同又有不同品种。式；按性能特点及用途不同又有不同品种。式；按性能特点及用途不同又有不同品种。1.工作原理工作原理 直流伺服电

4、机的调速直流伺服电机的调速直流伺服电机的调速直流伺服电机的调速由直流电机的基本原理分析得到：由直流电机的基本原理分析得到：n=(uIaRa)/Ce式中：式中：n电枢的转速，电枢的转速，r/min；u电枢电压；电枢电压；Ia电枢电流；电枢电流；Ra电枢电阻；电枢电阻；由由此此可知，调节电机的转速有三种方法：可知，调节电机的转速有三种方法：(1)改变电枢电压改变电枢电压改变电枢电压改变电枢电压uu。调速范围较大，直流伺服电机常用此方法调速；调速范围较大，直流伺服电机常用此方法调速；(2)变磁通量变磁通量变磁通量变磁通量。改变激磁回路的电阻改变激磁回路的电阻Rf以改变激磁电流以改变激磁电流If，可以

5、达到改变，可以达到改变磁通量的目的；调磁调速因其调速范围较小常常作为调速的辅助方法，而主磁通量的目的；调磁调速因其调速范围较小常常作为调速的辅助方法，而主要的调速方法是调压调速。若采用调压与调磁两种方法互相配合，可以获得要的调速方法是调压调速。若采用调压与调磁两种方法互相配合，可以获得很宽的调速范围，又可充分利用电机的容量。很宽的调速范围，又可充分利用电机的容量。(3)在电枢回路中串联调节电阻在电枢回路中串联调节电阻Rt(图中无表示图中无表示)，此时有，此时有n=uIa(Ra+Rt)/Ce此此法转速只能调低，而且电阻上的铜耗较大，办法并不经济法转速只能调低，而且电阻上的铜耗较大，办法并不经济，

6、很少使用。，很少使用。2.直流伺服电机的结构直流伺服电机的结构直流伺服电动机在原理上与普通的直流电动机并无区别，但是由于伺服电机工作特点的要求，在具体实现上结构有些区别。2.1 普通的电磁式直流伺服电动机 有磁极，结构较复杂但控制方便，灵活，既可电枢控制，也可采用磁场控制。2.直流伺服电机的结构直流伺服电机的结构2.2永磁式直流伺服电动机只能进行电枢控制，但是结构较简单，体积小、出力大、效率高。2.直流伺服电机的结构直流伺服电机的结构2.3 线绕盘式直流伺服电动机 电枢无铁心，没有磁饱和效应和齿槽效应，换向性能好，时间常数小，快速响应性能好。2.直流伺服电机的结构直流伺服电机的结构2.4 印制

7、绕组直流伺服电动机 电枢无铁心，没有磁饱和效应和齿槽效应，换向性能好，时间常数小，快速响应性能好2.直流伺服电机的结构直流伺服电机的结构2.5 杯型电枢直流伺服电动机 转动惯量非常小，具有较高的加速能力，时间常数可小于1ms。2.直流伺服电机的结构直流伺服电机的结构2.6宽调速直流伺服电动机宽调速直流伺服电动机 具有调速范围宽，在闭环控制中调速具有调速范围宽，在闭环控制中调速比可做到比可做到1：2000以上；过载能力强，以上；过载能力强，最大转矩可为额定转矩的最大转矩可为额定转矩的5到到10倍；倍；低速转矩大，可以与负载同轴连接，低速转矩大，可以与负载同轴连接，声调减速齿轮，提高传动效率等特点

8、。声调减速齿轮，提高传动效率等特点。这类电机目前已广泛使用在数控机床这类电机目前已广泛使用在数控机床的进给伺服驱动、雷达天线驱动及其的进给伺服驱动、雷达天线驱动及其它私服跟踪驱动系统中。它私服跟踪驱动系统中。3.直流伺服电动机的工作特性直流伺服电动机的工作特性3.1 机械特性 改变电枢电压进行控制时，对应于不同的电枢电压可以得到一组相互平行的机械特性曲线。而斜率k与电枢电压无关，和电枢电阻Ra成正比。较小的Ra有较硬的机械特性。3.直流伺服电动机的工作特性直流伺服电动机的工作特性3.2调节特性调节特性直流伺服电动机调节特性表示在直流伺服电动机调节特性表示在一定的励磁条件下，输出转矩一定的励磁条

9、件下，输出转矩恒定时恒定时Tl=常值常值，稳态转速，稳态转速n与电与电枢控制电压枢控制电压Ua之间的关系之间的关系n=f（Ua）。U0、U1、U2、U3分别对应电机不同负载转矩为分别对应电机不同负载转矩为TL0、TL1、TL2、TL3时的始动时的始动电压，负载转矩越大，电动机电压，负载转矩越大，电动机制动和始动电压越大。制动和始动电压越大。3.直流伺服电动机的工作特性直流伺服电动机的工作特性3.2调节特性调节特性启动电压与直线斜率的说明：启动电压与直线斜率的说明：以以ML1为例，当为例，当UU1时，时，由于负载转矩不变，所以由于负载转矩不变，所以Ia不变。电不变。电枢电阻压降枢电阻压降IaRa

10、为常值。这样电压为常值。这样电压平衡方程变为：平衡方程变为：U-U1=Ea=Cen,此此时，若以时，若以U1为坐标原点，为坐标原点，n与与Ea的的关系就是一条斜率关系就是一条斜率Ce的直线。的直线。3.直流伺服电动机的工作特性直流伺服电动机的工作特性3.3工作特性工作特性电磁式直流伺服电动机工作特性永磁式直流伺服电动机工作特性4.直流伺服电动机的应用直流伺服电动机的应用应用领域应用领域非常多非常多。只要是要有动力源的，。只要是要有动力源的，而且对精度有要求的一般都可能涉及到伺而且对精度有要求的一般都可能涉及到伺服电机。如数控机床、机床、印刷设备、服电机。如数控机床、机床、印刷设备、包装设备、纺织设备、激光加工设备、机包装设备、纺织设备、激光加工设备、机器人、自动化生产线等对工艺精度、加工器人、自动化生产线等对工艺精度、加工效率和工作可靠性等要求相对较高的设备。效率和工作可靠性等要求相对较高的设备。一般都是用在自动化机械上，比如一些生一般都是用在自动化机械上，比如一些生产流水线、包装机械、印刷机械等产流水线、包装机械、印刷机械等4.直流伺服电动机的应用直流伺服电动机的应用也许是豆浆机？咖啡机数控机床SMT贴片机谢谢大家！谢谢大家！“年年年年有有今今日日，岁岁岁岁有有今今朝朝”20092009年年年年1111月月月月1111日日日日