《機(jī)電傳動控制》講義(6)

1、機(jī)電傳動控制機(jī)電傳動控制彭健重慶工商大學(xué)機(jī)械與包裝工程學(xué)院20062007學(xué)年第二學(xué)期第四章 步進(jìn)電機(jī)傳動控制第一節(jié) 步進(jìn)電機(jī)原理v步進(jìn)電機(jī)伺服驅(qū)動裝置是電氣伺服驅(qū)動裝置中結(jié)構(gòu)最簡單，控制最容易，維修最方便，而且是全數(shù)字化的裝置。同時(shí)由于步進(jìn)電機(jī)伺服驅(qū)動不需另配反饋元件，就可進(jìn)行伺服控制。因此，特別適合數(shù)字?jǐn)?shù)字控制控制(NC)的系統(tǒng)使用。 步進(jìn)電機(jī)伺服驅(qū)動裝置一般只用于步進(jìn)電機(jī)伺服驅(qū)動裝置一般只用于開環(huán)系統(tǒng)開環(huán)系統(tǒng)，而開環(huán)系統(tǒng)的精度遠(yuǎn)不如，而開環(huán)系統(tǒng)的精度遠(yuǎn)不如閉環(huán)系統(tǒng)高。步進(jìn)電機(jī)伺服驅(qū)動裝置的速度閉環(huán)系統(tǒng)高。步進(jìn)電機(jī)伺服驅(qū)動裝置的速度(轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速)也遠(yuǎn)不如直流伺服驅(qū)動或也遠(yuǎn)不如直流伺服驅(qū)動或交

2、流伺服驅(qū)動裝置高，而且功率越大，速度越低。因此，步進(jìn)電機(jī)伺服驅(qū)動交流伺服驅(qū)動裝置高，而且功率越大，速度越低。因此，步進(jìn)電機(jī)伺服驅(qū)動裝置一般只用于裝置一般只用于小容量、加工速度低、精度較高小容量、加工速度低、精度較高的場合。如經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床、的場合。如經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床、電加工機(jī)床、計(jì)算機(jī)的打印機(jī)、磁盤驅(qū)動器等外部設(shè)備。電加工機(jī)床、計(jì)算機(jī)的打印機(jī)、磁盤驅(qū)動器等外部設(shè)備。 v一、什么是步進(jìn)電機(jī)？步進(jìn)電機(jī)是一種同步電機(jī)，其定子上繞有控制繞組，若給控制繞組以一定的方式依次通入電流，就會在空間產(chǎn)生一步一步的旋轉(zhuǎn)磁場。其轉(zhuǎn)子則會跟隨磁場一步一步地同步旋轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)可用數(shù)字脈沖信號驅(qū)動，因此又稱為數(shù)字電機(jī)。步進(jìn)

3、電機(jī)的分類v步進(jìn)電機(jī)按結(jié)構(gòu)來分有反應(yīng)式、永磁式和混合式(或感應(yīng)子式)三大類。v按運(yùn)動方式分：旋轉(zhuǎn)式步進(jìn)電機(jī)，和直線步進(jìn)電機(jī)。v從勵(lì)磁相數(shù)來分：有三相、四相、五相、六相等步進(jìn)電機(jī)。（a）凸極式 （b）隱極式 同步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖 同步電機(jī)有旋轉(zhuǎn)磁極式和旋轉(zhuǎn)電樞式兩種結(jié)構(gòu)形式。 由于旋轉(zhuǎn)磁極式具有轉(zhuǎn)子重量小、制造工藝較簡單、通過電刷和滑環(huán)的電流較小等優(yōu)點(diǎn)，大中容量的同步電動機(jī)多采用旋轉(zhuǎn)磁極式結(jié)構(gòu)。 根據(jù)轉(zhuǎn)子形狀的不同，旋轉(zhuǎn)磁極式又可分為凸極式和隱極式兩種，如圖所示。 凸極式多用于要求低轉(zhuǎn)速的場合，其轉(zhuǎn)子粗而短，氣隙不均勻。隱極式多用于要求高轉(zhuǎn)速的場合，其轉(zhuǎn)子細(xì)而長，氣隙均勻。v二、步進(jìn)電機(jī)的工作

4、原理 同步電動機(jī)工作時(shí)，定子的三相繞組中通入三相對稱交流交流電，轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁繞組通入直流直流電流。 在定子三相對稱繞組中通入三相交變電流時(shí)，將在氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。在轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中通入直流電流時(shí)，將產(chǎn)生極性恒定的靜止磁場。若轉(zhuǎn)子磁場的磁極對數(shù)與定子磁場的磁極對數(shù)相等，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子磁場因受定子磁場磁拉力作用磁場因受定子磁場磁拉力作用而隨定子旋轉(zhuǎn)磁場同步旋轉(zhuǎn)，即轉(zhuǎn)子以等同于旋轉(zhuǎn)磁場的速度、方向旋轉(zhuǎn)，這就是同步電動機(jī)的基本工作原理。 定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子的速度為 ，稱為同步轉(zhuǎn)速。它的大小只決定于電源頻率 的大小和定、轉(zhuǎn)子的極對數(shù)p，不會因負(fù)載變化而改變。 定子旋轉(zhuǎn)磁場或轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向決定于通入定子繞組的三相

5、電流相序相序，改變其相序即可改變同步電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。pfn1160 定子的六個(gè)磁極上有控制繞組，兩個(gè)相對的磁定子的六個(gè)磁極上有控制繞組，兩個(gè)相對的磁極組成一相。極組成一相。 與同步電機(jī)不同，步進(jìn)機(jī)電子的定子控制磁極與同步電機(jī)不同，步進(jìn)機(jī)電子的定子控制磁極依次通入依次通入直流電脈沖直流電脈沖，帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。，帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。ABC定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子IAIBIC步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)工作原理工作原理 可以將轉(zhuǎn)子可以將轉(zhuǎn)子鎖止鎖止在任意一相控制磁極。在任意一相控制磁極?？勺兇抛栊?VR型一Variable)。v該類電機(jī)由定子繞組產(chǎn)生的反應(yīng)電磁力吸引用軟磁鋼制的齒形轉(zhuǎn)子作步進(jìn)驅(qū)動，定子上有多相勵(lì)磁繞組，利用磁

6、導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，故又稱作反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)。v轉(zhuǎn)子沒有勵(lì)磁繞組，轉(zhuǎn)子的磁性由定子繞組產(chǎn)生。其結(jié)構(gòu)原理如圖所示。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)子直徑小，有利于高速響應(yīng)。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)子直徑小，有利于高速響應(yīng)。制造成本高、效率低、制造成本高、效率低、無制動力矩、噪聲大等。無制動力矩、噪聲大等。制造材料費(fèi)用低、結(jié)構(gòu)簡單、步距角小制造材料費(fèi)用低、結(jié)構(gòu)簡單、步距角小電機(jī)轉(zhuǎn)子均勻分布著很多小齒，定子齒有三個(gè)勵(lì)磁繞阻，其幾何軸線依次分別與轉(zhuǎn)子齒軸線錯(cuò)開。力矩： 電機(jī)一旦通電，在定轉(zhuǎn)子間將產(chǎn)生磁場（磁通量）當(dāng)轉(zhuǎn)子與定子錯(cuò)開一定角度產(chǎn)生力F與（d/d）成正比 。 磁通量=BrS Br 為磁通密度， S 為導(dǎo)磁面積 F正比于L

7、DBr L 為鐵芯有效長度， D 為轉(zhuǎn)子直徑 Br=NI/RNI 為勵(lì)磁繞阻安匝數(shù)（電流乘匝數(shù)） R 為磁阻。 力矩=力*半徑 力矩與電機(jī)有效體積*安匝數(shù)*磁密成正比（只考慮線性狀態(tài)）。推論： 電機(jī)有效體積越大，勵(lì)磁安匝數(shù)越大。電機(jī)有效體積越大，勵(lì)磁安匝數(shù)越大。 定轉(zhuǎn)子間氣隙越小，電機(jī)力矩越大，反之亦然。定轉(zhuǎn)子間氣隙越小，電機(jī)力矩越大，反之亦然。 永磁型(PM型一Permanent Magnet Type)步進(jìn)電機(jī)vPM型步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子2采用永久磁鐵、定子1采用軟磁鋼制成，繞組3輪流通電，建立的磁場與永久磁鐵的恒定磁場相互吸引與排斥產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。其結(jié)構(gòu)如圖所示。 PM型電機(jī)的特點(diǎn)是勵(lì)磁功型電機(jī)的特

8、點(diǎn)是勵(lì)磁功率小、效率高、造價(jià)便宜。率小、效率高、造價(jià)便宜。由于轉(zhuǎn)子磁鐵的磁化間距由于轉(zhuǎn)子磁鐵的磁化間距受到限制，難于制造，故受到限制，難于制造，故步距角較大步距角較大。與與VR型相比轉(zhuǎn)矩大，但轉(zhuǎn)型相比轉(zhuǎn)矩大，但轉(zhuǎn)子慣量也較大。子慣量也較大。制動力矩大。制動力矩大。混合型(HB型一Hybrid Type)。v這種電機(jī)轉(zhuǎn)子上嵌有永久磁鐵，故可以說是永磁型步進(jìn)電機(jī)，但從定子和轉(zhuǎn)子的導(dǎo)磁體來看，又和可變磁阻型相似，所以是永磁型和可變磁阻型相結(jié)合的一種形式。故稱為混合型步進(jìn)電機(jī)，其結(jié)構(gòu)如圖312所示。v它不僅具有VR型步進(jìn)電機(jī)步距角小、響應(yīng)頻率高的優(yōu)點(diǎn)，而且還具有PM型步進(jìn)電機(jī)勵(lì)磁功率小、效率高的優(yōu)點(diǎn)，

9、是一種很有發(fā)展前途的步進(jìn)電機(jī)。 步進(jìn)電機(jī)的工作方式可分為：步進(jìn)電機(jī)的工作方式可分為：三相單三拍、三相單三相單三拍、三相單雙六拍、三相雙三拍等。雙六拍、三相雙三拍等。一、三相單三拍一、三相單三拍（1 1）三相繞組聯(lián)接方式：）三相繞組聯(lián)接方式：Y 型型（2 2）三相繞組中的通電順序?yàn)椋海┤嗬@組中的通電順序?yàn)椋篈 相相 B 相相 C 相相通電順序也可以為：通電順序也可以為： A 相相 C 相相 B 相相 第二節(jié) 步進(jìn)電機(jī)的工作方式（3）工作過程）工作過程化，吸引轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子的位置力圖使通電相磁化，吸引轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子的位置力圖使通電相磁路的磁阻最小，使轉(zhuǎn)、定子的齒對齊停止轉(zhuǎn)動。路的磁阻最小，使轉(zhuǎn)、定子

10、的齒對齊停止轉(zhuǎn)動。A 相通電，相通電，A 方向的磁方向的磁通經(jīng)轉(zhuǎn)子形成閉合回路。通經(jīng)轉(zhuǎn)子形成閉合回路。若轉(zhuǎn)子和磁場軸線方向若轉(zhuǎn)子和磁場軸線方向原有一定角度，則在磁原有一定角度，則在磁場的作用下，轉(zhuǎn)子被磁場的作用下，轉(zhuǎn)子被磁A A 相通電使轉(zhuǎn)子相通電使轉(zhuǎn)子1 1、3 3齒和齒和 AA 對齊。對齊。CABBCA3412CABBCA3412同理，同理，B相通電，轉(zhuǎn)子相通電，轉(zhuǎn)子2、4齒和齒和B相軸線對齊，相軸線對齊，相對相對A相通電位置轉(zhuǎn)相通電位置轉(zhuǎn)30 ；C相通電再轉(zhuǎn)相通電再轉(zhuǎn)30 。1C342CABBA 這種工作方式，因三相繞組中每次只有一相通電，這種工作方式，因三相繞組中每次只有一相通電，而且

11、，一個(gè)循環(huán)周期共包括三個(gè)脈沖，所以稱而且，一個(gè)循環(huán)周期共包括三個(gè)脈沖，所以稱三相三相單三拍單三拍。三相單三拍的特點(diǎn)：三相單三拍的特點(diǎn)：（1）每來一個(gè)電脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過）每來一個(gè)電脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過 30 。此角稱為。此角稱為步距角步距角，用，用 S表示。表示。（2）轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向取決于三相線圈通電的順序，）轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向取決于三相線圈通電的順序，改變通電順序即可改變轉(zhuǎn)向。改變通電順序即可改變轉(zhuǎn)向。二、三相單雙六拍二、三相單雙六拍三相繞組的通電順序?yàn)椋喝嗬@組的通電順序?yàn)椋?AABBBCCCAA 共六拍。共六拍。工作過程：工作過程：A相通電，相通電，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子1 1、3 3齒和齒和A相對齊。相對齊。CA

12、BBCA3412所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到兩磁拉力平衡的位置上。相對所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到兩磁拉力平衡的位置上。相對AA 通電，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)了通電，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)了15。（1）BB 磁場對磁場對 2、4 齒有磁拉力，該拉力使齒有磁拉力，該拉力使 轉(zhuǎn)子順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)子順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動。A、B相同時(shí)通電相同時(shí)通電（2）AA 磁場繼續(xù)對磁場繼續(xù)對1、3齒有拉力。齒有拉力。CABBCA3412總之，每個(gè)循環(huán)周期，有六種通電狀態(tài)，所以稱總之，每個(gè)循環(huán)周期，有六種通電狀態(tài)，所以稱為三相六拍，步距角為為三相六拍，步距角為15 。CABBCA3412B相通電，相通電，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子2、4齒和齒和B相對齊，又轉(zhuǎn)了相對齊，又轉(zhuǎn)了15 。三、三相雙三拍三、

13、三相雙三拍三相繞組的通電順序?yàn)椋喝嗬@組的通電順序?yàn)椋?AB BC CA AB 共三拍。共三拍。AB通電通電CABBCA3412CABBCA3412BC通電通電以上三種工作方式，三相雙三拍和三相單雙六以上三種工作方式，三相雙三拍和三相單雙六拍較三相單三拍穩(wěn)定，因此較常采用。拍較三相單三拍穩(wěn)定，因此較常采用。工作方式為三相雙三工作方式為三相雙三拍時(shí)，每通入一個(gè)電拍時(shí)，每通入一個(gè)電脈沖，轉(zhuǎn)子也是轉(zhuǎn)脈沖，轉(zhuǎn)子也是轉(zhuǎn)30 ，即，即 S = 30 。CA通電通電CABBCA3412步進(jìn)電機(jī)脈沖環(huán)形分配方式步進(jìn)電機(jī)脈沖環(huán)形分配方式 步進(jìn)電機(jī)也可以制成四相、五相、六相或更多的相數(shù)，步進(jìn)電機(jī)也可以制成四相、五

14、相、六相或更多的相數(shù)，以減小步距角并改善步進(jìn)電機(jī)的性能。以減小步距角并改善步進(jìn)電機(jī)的性能。 與三相步進(jìn)電機(jī)相同：五相步進(jìn)電機(jī)的通電方式也可以與三相步進(jìn)電機(jī)相同：五相步進(jìn)電機(jī)的通電方式也可以是五相五拍、五相十拍等。但是，為了提高電機(jī)運(yùn)行的是五相五拍、五相十拍等。但是，為了提高電機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性，多采用五相十拍的通電方式。常用的反應(yīng)式步平穩(wěn)性，多采用五相十拍的通電方式。常用的反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)脈沖環(huán)形分配方式見下進(jìn)電機(jī)脈沖環(huán)形分配方式見下表表。 v分辨力v在一個(gè)電脈沖作用下(即一拍)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移，即步距角。步距角越小，分辨力越高。v靜態(tài)特性步進(jìn)電機(jī)的靜態(tài)特性是指它在穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的特性，包括靜轉(zhuǎn)矩

15、、矩-角特性及靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)。第三節(jié) 步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行特性及性能指標(biāo)步進(jìn)電動機(jī)不改變通電情況的運(yùn)行狀態(tài)稱為步進(jìn)電動機(jī)不改變通電情況的運(yùn)行狀態(tài)稱為靜態(tài)運(yùn)行靜態(tài)運(yùn)行。電機(jī)定子齒與。電機(jī)定子齒與轉(zhuǎn)子齒中心線之間的夾角轉(zhuǎn)子齒中心線之間的夾角 叫做叫做失調(diào)角失調(diào)角，用電角度表示。步進(jìn)電動機(jī)靜，用電角度表示。步進(jìn)電動機(jī)靜態(tài)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子受到的反應(yīng)轉(zhuǎn)矩態(tài)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子受到的反應(yīng)轉(zhuǎn)矩 叫做靜轉(zhuǎn)矩，通常以使叫做靜轉(zhuǎn)矩，通常以使 增加的方向?yàn)樵黾拥姆较驗(yàn)檎?。步進(jìn)電機(jī)的靜轉(zhuǎn)矩正。步進(jìn)電機(jī)的靜轉(zhuǎn)矩 與失調(diào)角之間的關(guān)系與失調(diào)角之間的關(guān)系 叫做叫做矩角特性矩角特性。 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)的控制繞組通電狀態(tài)變化一個(gè)循環(huán)，轉(zhuǎn)子當(dāng)步進(jìn)電機(jī)的控制繞組通

16、電狀態(tài)變化一個(gè)循環(huán)，轉(zhuǎn)子正好轉(zhuǎn)過一齒，故轉(zhuǎn)子一個(gè)齒對應(yīng)電角度為正好轉(zhuǎn)過一齒，故轉(zhuǎn)子一個(gè)齒對應(yīng)電角度為 ，在步，在步進(jìn)電機(jī)某一相控制繞組通電時(shí)，如果該相磁極下的定進(jìn)電機(jī)某一相控制繞組通電時(shí)，如果該相磁極下的定子齒與轉(zhuǎn)子齒對齊，那么失調(diào)角子齒與轉(zhuǎn)子齒對齊，那么失調(diào)角 ，靜轉(zhuǎn)矩，靜轉(zhuǎn)矩 ，如，如圖所示；如果定子齒與轉(zhuǎn)子齒未對齊，即圖所示；如果定子齒與轉(zhuǎn)子齒未對齊，即 ，出現(xiàn)，出現(xiàn)切向磁力。切向磁力。 動態(tài)特性v步進(jìn)電機(jī)的動態(tài)特性將直接影響到系統(tǒng)的快速響應(yīng)及工作的可靠性。在某一通電方式下，各相的矩角特性總和為矩角特性曲線族，如圖317(a)所示。 動態(tài)穩(wěn)定區(qū)動態(tài)穩(wěn)定區(qū) 由圖由圖317可知，步進(jìn)電機(jī)從可

17、知，步進(jìn)電機(jī)從A相通電狀相通電狀態(tài)切換到態(tài)切換到B相相(或或AB相相)通電狀態(tài)時(shí)，不至引通電狀態(tài)時(shí)，不至引起丟步，該區(qū)域被稱為動態(tài)穩(wěn)定區(qū)。由于每起丟步，該區(qū)域被稱為動態(tài)穩(wěn)定區(qū)。由于每一曲線依次錯(cuò)開一個(gè)電角度，故步進(jìn)電機(jī)在一曲線依次錯(cuò)開一個(gè)電角度，故步進(jìn)電機(jī)在拍數(shù)越多的運(yùn)行方式下，其動態(tài)穩(wěn)定區(qū)就越拍數(shù)越多的運(yùn)行方式下，其動態(tài)穩(wěn)定區(qū)就越接近于靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)，裕量角接近于靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)，裕量角r也就越大，在也就越大，在運(yùn)行中也就越不易丟步。運(yùn)行中也就越不易丟步。起動轉(zhuǎn)矩起動轉(zhuǎn)矩Tq圖圖317中中A相與相與B相矩相矩角特性曲線之交點(diǎn)角特性曲線之交點(diǎn)所對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩所對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩Tq被稱為起動轉(zhuǎn)矩，它表示步進(jìn)被稱為起

18、動轉(zhuǎn)矩，它表示步進(jìn)電機(jī)單相勵(lì)磁時(shí)所能帶動的極限負(fù)載轉(zhuǎn)矩。起電機(jī)單相勵(lì)磁時(shí)所能帶動的極限負(fù)載轉(zhuǎn)矩。起動轉(zhuǎn)矩通常與步進(jìn)電機(jī)相數(shù)和通電方式有關(guān)。動轉(zhuǎn)矩通常與步進(jìn)電機(jī)相數(shù)和通電方式有關(guān)。最高連續(xù)運(yùn)行頻率及矩最高連續(xù)運(yùn)行頻率及矩頻特性頻特性步進(jìn)電機(jī)在連續(xù)運(yùn)行時(shí)所能接受的最高控制頻率被步進(jìn)電機(jī)在連續(xù)運(yùn)行時(shí)所能接受的最高控制頻率被稱為最高運(yùn)行頻率，以稱為最高運(yùn)行頻率，以fmax表示。電機(jī)在連續(xù)運(yùn)行狀表示。電機(jī)在連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)下，其電磁轉(zhuǎn)矩隨控制頻率的升高而逐步下降。態(tài)下，其電磁轉(zhuǎn)矩隨控制頻率的升高而逐步下降。這種轉(zhuǎn)矩與控制頻率之間的變化關(guān)系稱為矩這種轉(zhuǎn)矩與控制頻率之間的變化關(guān)系稱為矩頻頻特性。在不同控制頻率下

19、電機(jī)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩稱為動特性。在不同控制頻率下電機(jī)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩稱為動態(tài)轉(zhuǎn)矩。態(tài)轉(zhuǎn)矩?？蛰d起動頻率與慣空載起動頻率與慣頻特性頻特性在空載狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子從靜止?fàn)顟B(tài)能夠不失步地起動時(shí)在空載狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子從靜止?fàn)顟B(tài)能夠不失步地起動時(shí)的最大控制頻率稱為空載起動頻率或空載突跳頻率的最大控制頻率稱為空載起動頻率或空載突跳頻率(fq)。當(dāng)帶載起動時(shí)，所允許的起跳控制頻率會大大。當(dāng)帶載起動時(shí)，所允許的起跳控制頻率會大大下降。步進(jìn)電機(jī)帶動慣性負(fù)載時(shí)的起跳頻率與負(fù)載慣下降。步進(jìn)電機(jī)帶動慣性負(fù)載時(shí)的起跳頻率與負(fù)載慣量之間的關(guān)系為慣量之間的關(guān)系為慣頻特性。頻特性。步進(jìn)電機(jī)的選擇 v步進(jìn)電機(jī)有步距角（涉及到相數(shù)）、靜轉(zhuǎn)矩、及電

20、流三大要素組成。一旦三大要素確定，步進(jìn)電機(jī)的型號便確定下來了。 v步距角的選擇 電機(jī)的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電機(jī)軸上，每個(gè)當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度（包括減速）。電機(jī)的步距角應(yīng)等于或小于此角度。v靜力矩選擇的依據(jù)是電機(jī)工作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。單一的慣性負(fù)載和單一的摩擦負(fù)載是不存在的。直接起動時(shí)（一般由低速）時(shí)二種負(fù)載均要考慮，加速起動時(shí)主要考慮慣性負(fù)載，恒速運(yùn)行進(jìn)只要考慮摩擦負(fù)載。一般情況下，靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的2-3倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機(jī)的機(jī)座及長度便能確定下來（幾何尺寸） v電流的選擇靜力矩一樣的電機(jī)，由于電流參數(shù)不同，其運(yùn)行特

21、性差別很大，可依據(jù)矩頻特性曲線圖，判斷電機(jī)的電流（參考驅(qū)動電源、及驅(qū)動電壓）。 v力矩與功率換算 步進(jìn)電機(jī)一般在較大范圍內(nèi)調(diào)速使用、其功率是變化的，一般只用力矩來衡量，力矩與功率換算如下： P= M =2n/60 P=2nM/60 其中P為功率單位為瓦，為每秒角速度，單位為弧度，n為每分鐘轉(zhuǎn)速，M為力矩單位為牛頓米 P=2fM/400(半步工作） 其中f為每秒脈沖數(shù)（簡稱PPS) v步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行特性與配套使用的驅(qū)動電源有密切關(guān)系。驅(qū)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行特性與配套使用的驅(qū)動電源有密切關(guān)系。驅(qū)動電源由動電源由脈沖分配器、功率放大器脈沖分配器、功率放大器組成，如組成，如圖圖318所示。所示。第四節(jié) 步進(jìn)

22、電機(jī)的驅(qū)動與控制環(huán)形脈沖分配器v步進(jìn)電機(jī)的各相繞組必須按一定的順序通電才能正常工作。這種使電機(jī)繞組的通電順序按一定規(guī)律變化的設(shè)備稱為脈沖分配器，又稱環(huán)形脈沖分配器。實(shí)現(xiàn)環(huán)形分配的方法有三種：v軟環(huán)分一種是采用計(jì)算機(jī)軟件利用查表或計(jì)算方法來進(jìn)行脈沖的環(huán)形分配，簡稱軟環(huán)分。表310為三相六拍分配狀態(tài)。v小規(guī)模集成電路采用小規(guī)模集成電路搭接而成的三相六拍環(huán)形脈沖分配器，如圖319所示，圖中C1、C、c3為雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。這種方式靈活性很大，可搭接任意相任意通電順序的環(huán)形分配器，同時(shí)在工作時(shí)不占用計(jì)算機(jī)的工作時(shí)間。v專用環(huán)形分配器器件如市售的CH250即為一種三相步進(jìn)電機(jī)專用環(huán)形分配器。它可以實(shí)現(xiàn)三相步

23、進(jìn)電機(jī)的各種環(huán)形分配，使用方便、接口簡單。圖320為CH250的管腳圖(a)和三相六拍接線圖(b)。其工作狀態(tài)表如表311。功率放大器功率放大器v從計(jì)算機(jī)輸出口或從環(huán)形分配器輸出的信號脈沖電流從計(jì)算機(jī)輸出口或從環(huán)形分配器輸出的信號脈沖電流一般只有幾個(gè)毫安，不能直接驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，必須采一般只有幾個(gè)毫安，不能直接驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，必須采用功率放大器將脈沖電流進(jìn)行放大，使其增大到幾至用功率放大器將脈沖電流進(jìn)行放大，使其增大到幾至十幾安培，從而驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。十幾安培，從而驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。v由于電機(jī)各相繞組都是繞在鐵芯上的線圈，所以電感由于電機(jī)各相繞組都是繞在鐵芯上的線圈，所以電感較大，繞組通電時(shí)，電

24、流上升率受到限制因而影響較大，繞組通電時(shí)，電流上升率受到限制因而影響電機(jī)繞組電流的大小。電機(jī)繞組電流的大小。v繞組斷電時(shí)，電感中磁場的儲能元件將維持繞組中已繞組斷電時(shí)，電感中磁場的儲能元件將維持繞組中已有的電流不能突變，在繞組斷電時(shí)會產(chǎn)生反電動勢，有的電流不能突變，在繞組斷電時(shí)會產(chǎn)生反電動勢，為使電流盡快衰減，并釋放反電動勢，必須增加適當(dāng)為使電流盡快衰減，并釋放反電動勢，必須增加適當(dāng)?shù)睦m(xù)流回路。的續(xù)流回路。v步進(jìn)電機(jī)所使用的功率放大電路有電壓型和電流型。步進(jìn)電機(jī)所使用的功率放大電路有電壓型和電流型。電壓型又有單電壓型、雙電壓型電壓型又有單電壓型、雙電壓型(高低壓型高低壓型)。電流型。電流型中有

25、恒流驅(qū)動、斬波驅(qū)動等。中有恒流驅(qū)動、斬波驅(qū)動等。v單電壓功率放大電路單電壓功率放大電路v高低壓功率放大電路高低壓功率放大電路高低壓功率放大電路的工作原理在圖高低壓功率放大電路的工作原理在圖1 中中Usr 為來自微機(jī)的輸出信號。當(dāng)為來自微機(jī)的輸出信號。當(dāng)Usr 由低由低電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)T1 和和T2 的基極同時(shí)出的基極同時(shí)出現(xiàn)正脈沖現(xiàn)正脈沖Ub1和和Ub2 ，T1 和和T2 同時(shí)導(dǎo)通，同時(shí)導(dǎo)通，+80V 電源給步進(jìn)電機(jī)的定子繞組電源給步進(jìn)電機(jī)的定子繞組L 供電供電，電流以較快速度上升。當(dāng)電流上升到額，電流以較快速度上升。當(dāng)電流上升到額定電流之后，定電流之后，Ub2 變低變低T2

26、截止切斷高壓截止切斷高壓+80V。但此時(shí)。但此時(shí)Ub1 仍為高電平，故仍為高電平，故T1 仍仍然導(dǎo)通低壓然導(dǎo)通低壓+12V 電源繼續(xù)給定子繞組電源繼續(xù)給定子繞組L 供電提供額定電流。供電提供額定電流。 這種高低壓驅(qū)動電路保證了在開始通電瞬間這種高低壓驅(qū)動電路保證了在開始通電瞬間加一高壓使電流快速上升，而后低壓驅(qū)動電流不加一高壓使電流快速上升，而后低壓驅(qū)動電流不會太大，從而改進(jìn)了步進(jìn)電機(jī)的頻率特性又減小會太大，從而改進(jìn)了步進(jìn)電機(jī)的頻率特性又減小了功耗。了功耗。 不足之處：高壓產(chǎn)生的電流上沖作用在低頻工不足之處：高壓產(chǎn)生的電流上沖作用在低頻工作時(shí)會令輸入能量過大，使電機(jī)的低頻振蕩加重作時(shí)會令輸入能

27、量過大，使電機(jī)的低頻振蕩加重。另外在高低銜接處的電流有谷點(diǎn)，不夠平滑，。另外在高低銜接處的電流有谷點(diǎn)，不夠平滑，電機(jī)運(yùn)行時(shí)振動較大，影響電機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性。電機(jī)運(yùn)行時(shí)振動較大，影響電機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性。v斬波限流驅(qū)動電路斬波限流驅(qū)動電路這種驅(qū)動電路是為了彌補(bǔ)雙電壓驅(qū)動電路波形呈凹形的缺陷而設(shè)這種驅(qū)動電路是為了彌補(bǔ)雙電壓驅(qū)動電路波形呈凹形的缺陷而設(shè)計(jì)的。計(jì)的。這種電路采用單一高壓電源供電，以加快電流上升速度，并通過這種電路采用單一高壓電源供電，以加快電流上升速度，并通過對繞組電流的檢測，控制功放管的開和關(guān)，使電流在控制脈沖持對繞組電流的檢測，控制功放管的開和關(guān)，使電流在控制脈沖持續(xù)期間始終保持在規(guī)定值

28、上下，其波形如圖所示。這種電路功率續(xù)期間始終保持在規(guī)定值上下，其波形如圖所示。這種電路功率大，功耗小，效率高，目前應(yīng)用最廣。大，功耗小，效率高，目前應(yīng)用最廣。ttOOiuv1. 整形電路整形電路v2. 脈沖分配器脈沖分配器v3. 控制門電路控制門電路v4. 高壓前置放大高壓前置放大v5. 低壓前置放大低壓前置放大v恒流源功率放大電路恒流源功率放大電路v調(diào)頻調(diào)壓功放電路調(diào)頻調(diào)壓功放電路細(xì)分驅(qū)動上述步進(jìn)電機(jī)的各種功率放大電路都是安裝環(huán)形分配器決定的分配方式，上述步進(jìn)電機(jī)的各種功率放大電路都是安裝環(huán)形分配器決定的分配方式，控制電機(jī)各相繞組的導(dǎo)通或截止，從而使電機(jī)產(chǎn)生步進(jìn)運(yùn)動，步距角的控制電機(jī)各相繞組

29、的導(dǎo)通或截止，從而使電機(jī)產(chǎn)生步進(jìn)運(yùn)動，步距角的大小只有兩種，即整步工作或半步工作。步距角已由步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)所確大小只有兩種，即整步工作或半步工作。步距角已由步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)所確定。如果要求步進(jìn)電機(jī)有更小的步距角或者為減小電機(jī)振動、噪聲等原定。如果要求步進(jìn)電機(jī)有更小的步距角或者為減小電機(jī)振動、噪聲等原因，可以在每次輸入脈沖切換時(shí)，不是將繞組電流全部通入或切除，而因，可以在每次輸入脈沖切換時(shí)，不是將繞組電流全部通入或切除，而是只改變相應(yīng)繞組中額定的一部分，則電機(jī)轉(zhuǎn)子的每步運(yùn)動也只有步距是只改變相應(yīng)繞組中額定的一部分，則電機(jī)轉(zhuǎn)子的每步運(yùn)動也只有步距角的一部分。這里繞組電流不是一個(gè)方波，而是階梯波，額定電流

30、是臺角的一部分。這里繞組電流不是一個(gè)方波，而是階梯波，額定電流是臺階式的投入或切除，階式的投入或切除，電流分成多少個(gè)臺階，則轉(zhuǎn)子就以同樣的個(gè)數(shù)轉(zhuǎn)過電流分成多少個(gè)臺階，則轉(zhuǎn)子就以同樣的個(gè)數(shù)轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角一個(gè)步距角。這樣將一個(gè)步距角細(xì)分成若干步的驅(qū)動方法稱為細(xì)分驅(qū)動。這樣將一個(gè)步距角細(xì)分成若干步的驅(qū)動方法稱為細(xì)分驅(qū)動。細(xì)分驅(qū)動的特點(diǎn)：細(xì)分驅(qū)動的特點(diǎn)： （1）在不改動電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)的情況下，能使步）在不改動電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)的情況下，能使步距角減小。但細(xì)分后的步距角精度不高，功率放大距角減小。但細(xì)分后的步距角精度不高，功率放大驅(qū)動電路也相應(yīng)復(fù)雜；驅(qū)動電路也相應(yīng)復(fù)雜； （2）能使步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，提高勻速性。

31、并）能使步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，提高勻速性。并能減弱或消除振蕩。能減弱或消除振蕩。步進(jìn)電機(jī)的微機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的微機(jī)控制v步進(jìn)電機(jī)的工作過程一般由控制器控制，控制器按照設(shè)計(jì)者的要步進(jìn)電機(jī)的工作過程一般由控制器控制，控制器按照設(shè)計(jì)者的要求完成一定的控制過程，使功率放大電路按照要求的規(guī)律驅(qū)動步求完成一定的控制過程，使功率放大電路按照要求的規(guī)律驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行。簡單的控制過程可以用各種邏輯電路來實(shí)現(xiàn)，但其進(jìn)電機(jī)運(yùn)行。簡單的控制過程可以用各種邏輯電路來實(shí)現(xiàn)，但其缺點(diǎn)是線路復(fù)雜，控制方案改變困難。缺點(diǎn)是線路復(fù)雜，控制方案改變困難。v微處理器給步進(jìn)電機(jī)控制器設(shè)計(jì)開辟了新的途徑。各種單片微型微處理器給步進(jìn)電機(jī)控制器

32、設(shè)計(jì)開辟了新的途徑。各種單片微型計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展和普及，為設(shè)計(jì)功能很強(qiáng)而價(jià)格低廉的步進(jìn)電計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展和普及，為設(shè)計(jì)功能很強(qiáng)而價(jià)格低廉的步進(jìn)電機(jī)控制器提供了條件。機(jī)控制器提供了條件。串行控制。具有串行控制功能的單片機(jī)系統(tǒng)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電源之串行控制。具有串行控制功能的單片機(jī)系統(tǒng)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電源之間具有較少的連線。將信號送入步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電源的環(huán)形分配器，間具有較少的連線。將信號送入步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電源的環(huán)形分配器，所以在這種系統(tǒng)中，驅(qū)動電源中必須含有環(huán)形分配器。這種控制方所以在這種系統(tǒng)中，驅(qū)動電源中必須含有環(huán)形分配器。這種控制方式的示意圖見圖式的示意圖見圖332。并行控制。用微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)個(gè)

33、端口直接去控制步進(jìn)電機(jī)各相并行控制。用微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)個(gè)端口直接去控制步進(jìn)電機(jī)各相驅(qū)動電路的方法稱為并行控制。在電機(jī)驅(qū)動電源內(nèi)，還包括環(huán)形分驅(qū)動電路的方法稱為并行控制。在電機(jī)驅(qū)動電源內(nèi)，還包括環(huán)形分配器而其功能必須由微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完成。由系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)脈沖分配器配器而其功能必須由微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完成。由系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)脈沖分配器的功能又有兩種方法：一種是純軟件方法，即完全用軟件來實(shí)現(xiàn)相的功能又有兩種方法：一種是純軟件方法，即完全用軟件來實(shí)現(xiàn)相序的分配，直接輸出各相導(dǎo)通或截止的信號。第二種是軟、硬件相序的分配，直接輸出各相導(dǎo)通或截止的信號。第二種是軟、硬件相結(jié)合的方法，這里有專門設(shè)計(jì)的一種編程器接口，計(jì)算機(jī)向

34、接口輸結(jié)合的方法，這里有專門設(shè)計(jì)的一種編程器接口，計(jì)算機(jī)向接口輸入簡單形式的代碼數(shù)據(jù)，而接口輸出的是步進(jìn)電動機(jī)各相導(dǎo)通或截入簡單形式的代碼數(shù)據(jù)，而接口輸出的是步進(jìn)電動機(jī)各相導(dǎo)通或截止的信號。并行控制方案的示意圖見圖止的信號。并行控制方案的示意圖見圖333。第五章 伺服電機(jī)伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)-伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)(servo-mechanism)是使物體的位置、方位、是使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(biāo)（或給定值）的任意變化的自狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(biāo)（或給定值）的任意變化的自動控制系統(tǒng)。它的主要任務(wù)是按控制命令的要求、對功率進(jìn)行放大、動控制系統(tǒng)。它的主要任務(wù)是按控制命令的要

35、求、對功率進(jìn)行放大、變換與調(diào)控等處理，靈活方便地控制驅(qū)動裝置輸出的力矩、速度和變換與調(diào)控等處理，靈活方便地控制驅(qū)動裝置輸出的力矩、速度和位置。位置。5.15.1 伺服控制系統(tǒng)伺服控制系統(tǒng)根據(jù)驅(qū)動對象分類：根據(jù)驅(qū)動對象分類：主軸伺服系統(tǒng)、進(jìn)給伺服系統(tǒng)主軸伺服系統(tǒng)、進(jìn)給伺服系統(tǒng)主軸伺服系統(tǒng)主軸伺服系統(tǒng) 接收數(shù)控系統(tǒng)的主軸運(yùn)動命令，經(jīng)變換接收數(shù)控系統(tǒng)的主軸運(yùn)動命令，經(jīng)變換 放大，輸出主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；放大，輸出主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；進(jìn)給伺服系統(tǒng)進(jìn)給伺服系統(tǒng) 接收數(shù)控系統(tǒng)的位置命令，經(jīng)變換接收數(shù)控系統(tǒng)的位置命令，經(jīng)變換 放大，驅(qū)動工作臺隨位置命令移動；放大，驅(qū)動工作臺隨位置命令移動； 根據(jù)使用電動機(jī)分類：根據(jù)使用

36、電動機(jī)分類：直流伺服系統(tǒng)、交流伺服系統(tǒng)直流伺服系統(tǒng)、交流伺服系統(tǒng) 根據(jù)控制原理分類：根據(jù)控制原理分類：開環(huán)伺服系統(tǒng)、半閉環(huán)伺服系統(tǒng)、閉環(huán)伺服系統(tǒng)。開環(huán)伺服系統(tǒng)、半閉環(huán)伺服系統(tǒng)、閉環(huán)伺服系統(tǒng)。伺服控制主要有三種控制方式：伺服控制主要有三種控制方式： 速度控制方式速度控制方式 轉(zhuǎn)矩控制方式轉(zhuǎn)矩控制方式 位置控制方式位置控制方式 速度控制和轉(zhuǎn)矩控制都是用模擬量速度控制和轉(zhuǎn)矩控制都是用模擬量來控制的來控制的 位置控制是通過發(fā)脈沖位置控制位置控制是通過發(fā)脈沖位置控制 具體采用什么控制方式要根據(jù)客戶具體采用什么控制方式要根據(jù)客戶的需求，以滿足某種運(yùn)動功能來選擇。的需求，以滿足某種運(yùn)動功能來選擇。（2 2）

37、半閉環(huán)伺服系統(tǒng)）半閉環(huán)伺服系統(tǒng)伺服控制系統(tǒng)伺服控制系統(tǒng)2. 2. 系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)構(gòu)成（1）開環(huán)系統(tǒng)控制的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動）開環(huán)系統(tǒng)控制的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動（3 3）全閉環(huán)伺服系統(tǒng)）全閉環(huán)伺服系統(tǒng)（4）數(shù)字式脈沖控制的伺服系統(tǒng)）數(shù)字式脈沖控制的伺服系統(tǒng)系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)構(gòu)成3. 3. 伺服系統(tǒng)的基本要求伺服系統(tǒng)的基本要求 系統(tǒng)制造成本、運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性要求，標(biāo)準(zhǔn)化程度、能源條系統(tǒng)制造成本、運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性要求，標(biāo)準(zhǔn)化程度、能源條件等要求。件等要求。 穩(wěn)態(tài)性能指系統(tǒng)的輸出誤差限制。穩(wěn)態(tài)性能指系統(tǒng)的輸出誤差限制。 伺服系統(tǒng)為閉環(huán)控制時(shí)，要求系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，需要滿足伺服系統(tǒng)為閉環(huán)控制時(shí)，要求系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，需要滿足動態(tài)性能

38、指標(biāo)，動態(tài)性能指標(biāo)包括動態(tài)性能指標(biāo)，動態(tài)性能指標(biāo)包括穩(wěn)定性指標(biāo)穩(wěn)定性指標(biāo)和和快速性指標(biāo)快速性指標(biāo)。 工作環(huán)境條件如溫度、濕度，以及防潮、防化、防輻射、工作環(huán)境條件如溫度、濕度，以及防潮、防化、防輻射、抗振動等方面滿足要求。抗振動等方面滿足要求。（2 2）對系統(tǒng)動態(tài)性能的要求）對系統(tǒng)動態(tài)性能的要求（3 3）對系統(tǒng)工作環(huán)境條件的要求）對系統(tǒng)工作環(huán)境條件的要求（4 4）其他要求）其他要求（1 1）對系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能的要求）對系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能的要求伺服控制系統(tǒng)伺服控制系統(tǒng)4. 伺服系統(tǒng)應(yīng)用伺服系統(tǒng)應(yīng)用火控系統(tǒng)火控系統(tǒng)三坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床三坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床伺服控制系統(tǒng)伺服控制系統(tǒng)繪圖儀繪圖儀 伺服電動機(jī)又稱執(zhí)行電動機(jī)。其

39、伺服電動機(jī)又稱執(zhí)行電動機(jī)。其 伺服電動機(jī)可控性好，反應(yīng)迅速。是自動控伺服電動機(jī)可控性好，反應(yīng)迅速。是自動控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備中常用的執(zhí)行元件。制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備中常用的執(zhí)行元件。5.2 交流同步伺服電機(jī)永磁同步伺服電機(jī)特點(diǎn)永磁同步伺服電機(jī)特點(diǎn)v功率因數(shù)高、效率高； v結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠； v體積小、重量輕、損耗小。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)v永磁同步伺服電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)由定子和轉(zhuǎn)子組成。永磁同步伺服電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)由定子和轉(zhuǎn)子組成。v永磁同步伺服電機(jī)的定子與傳統(tǒng)電機(jī)類似，但是其永磁同步伺服電機(jī)的定子與傳統(tǒng)電機(jī)類似，但是其槽數(shù)經(jīng)過嚴(yán)格的計(jì)算，往往與傳統(tǒng)電機(jī)不同。槽數(shù)經(jīng)過嚴(yán)格的計(jì)算，往往與傳統(tǒng)電機(jī)不同。 v永磁

40、同步伺服電機(jī)有獨(dú)特的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，永磁同步伺服電機(jī)有獨(dú)特的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)， 永磁同步伺永磁同步伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子上安裝有永磁體磁極。服電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子上安裝有永磁體磁極。v根據(jù)永磁體安裝方式的不同，又分為凸裝式、嵌入根據(jù)永磁體安裝方式的不同，又分為凸裝式、嵌入式（或稱表面式、內(nèi)置式）等不同的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。式（或稱表面式、內(nèi)置式）等不同的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。 交流異步伺服電動機(jī)就是一臺交流異步伺服電動機(jī)就是一臺兩相交流異步電兩相交流異步電機(jī)。它的定子上裝有空間互差機(jī)。它的定子上裝有空間互差9090 的的兩個(gè)繞組：勵(lì)兩個(gè)繞組：勵(lì)磁繞組和控制繞組，其結(jié)構(gòu)如圖所示。磁繞組和控制繞組，其結(jié)構(gòu)如圖所示。勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組

41、控制繞組控制繞組杯形轉(zhuǎn)子杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)定子內(nèi)定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子v轉(zhuǎn)子有籠形、非磁性杯形、繞線式等形式。轉(zhuǎn)子有籠形、非磁性杯形、繞線式等形式。v杯形轉(zhuǎn)子相對于籠形轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量小，運(yùn)杯形轉(zhuǎn)子相對于籠形轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量小，運(yùn)行平穩(wěn)。但杯形轉(zhuǎn)子制造復(fù)雜、氣隙大，功行平穩(wěn)。但杯形轉(zhuǎn)子制造復(fù)雜、氣隙大，功率因數(shù)較低。因此只有在要求運(yùn)行非常平穩(wěn)率因數(shù)較低。因此只有在要求運(yùn)行非常平穩(wěn)的場合才使用杯形轉(zhuǎn)子的電機(jī)。的場合才使用杯形轉(zhuǎn)子的電機(jī)。v繞線式轉(zhuǎn)子制造成本高，性能好。繞線式轉(zhuǎn)子制造成本高，性能好。v籠形轉(zhuǎn)子的異步伺服電機(jī)使用最廣泛?；\形轉(zhuǎn)子的異步伺服電機(jī)使用最廣泛。杯形轉(zhuǎn)子異步伺服電機(jī)杯形轉(zhuǎn)子異步伺服電機(jī)籠形轉(zhuǎn)子異步

42、伺服電機(jī)籠形轉(zhuǎn)子異步伺服電機(jī)放放大大器器檢檢測測元元件件2U2I+U+控制繞組控制繞組勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組UCU1I1U+ 勵(lì)磁繞組串聯(lián)電容勵(lì)磁繞組串聯(lián)電容C , 是為了產(chǎn)生兩相旋轉(zhuǎn)磁場。是為了產(chǎn)生兩相旋轉(zhuǎn)磁場。 適當(dāng)選擇電容的大小，可使通入兩個(gè)繞組的電流適當(dāng)選擇電容的大小，可使通入兩個(gè)繞組的電流相位差接近相位差接近9090 , ,從而產(chǎn)生所需的旋轉(zhuǎn)磁場。從而產(chǎn)生所需的旋轉(zhuǎn)磁場。 1UCU1I1U2UU放放大大器器檢檢測測元元件件2U2I+U+控制繞組控制繞組1I2I02 s121 sss01 s22 s21 s1T2T正正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)反反02 s121 sss01 s22 s21 s1T2T0.8

43、U20.6 U2on 交流伺服電機(jī)的輸出功率一般為交流伺服電機(jī)的輸出功率一般為0.1-100 W，電源頻率分電源頻率分50Hz、400Hz等多種。它的應(yīng)用很廣等多種。它的應(yīng)用很廣泛，如用泛，如用在各種自動控制、自動記錄等系統(tǒng)中。在各種自動控制、自動記錄等系統(tǒng)中。工作原理也與直流電動機(jī)工作原理也與直流電動機(jī)相同。相同。供電方式：供電方式：他勵(lì)供電。勵(lì)磁繞組和電樞分別由兩他勵(lì)供電。勵(lì)磁繞組和電樞分別由兩個(gè)獨(dú)立的電源供電。個(gè)獨(dú)立的電源供電。U1為勵(lì)磁電壓，為勵(lì)磁電壓，U2為電樞電壓為電樞電壓MU1I1I2U2U+直流伺服電動機(jī)的接線圖直流伺服電動機(jī)的接線圖 直流伺服電機(jī)的機(jī)直流伺服電機(jī)的機(jī)械特性與他勵(lì)直流電機(jī)械特性與他勵(lì)直流電機(jī)相同一樣，也可用下式相同一樣，也可用下式表示表示TKKRKUnTEE2a2 機(jī)械特性曲線如圖所示。機(jī)械特性曲線如圖所示。直流伺服電動機(jī)的直流伺服電動機(jī)的n=f(T)曲線曲線(U1=常數(shù)常數(shù))U20.8U20.6U20.4U2nTO 直流伺服電機(jī)的特性較交流伺服電機(jī)硬。通常直流伺服電機(jī)的特性較交流伺服電機(jī)硬。通常應(yīng)用于功率稍大