第一章直流伺服電機

1、2本章教學(xué)本章教學(xué): :p掌握直流伺服電機結(jié)構(gòu)、分類和作用等概念；掌握直流伺服電機結(jié)構(gòu)、分類和作用等概念；p理解直流伺服電機理解直流伺服電機工工作原理；作原理；p掌握掌握直流伺服電機的靜態(tài)特性；直流伺服電機的靜態(tài)特性；p了解直流伺服電機的動態(tài)特性（關(guān)注機電時間常數(shù)了解直流伺服電機的動態(tài)特性（關(guān)注機電時間常數(shù)的作用）；的作用）；p理解無刷直流電動機與普通直流伺服電機的區(qū)別。理解無刷直流電動機與普通直流伺服電機的區(qū)別。3 第一節(jié)第一節(jié) 直流伺服電機工作原理直流伺服電機工作原理 第二節(jié)第二節(jié) 直流伺服電機的結(jié)構(gòu)直流伺服電機的結(jié)構(gòu) 第三節(jié)第三節(jié) 直流伺服電機的特性直流伺服電機的特性 第四節(jié)第四節(jié) 直流

2、伺服電機控制直流伺服電機控制本章重點：直流伺服電機工作原理本章重點：直流伺服電機工作原理和靜態(tài)特性；和靜態(tài)特性；本章難點：直流伺服電機本章難點：直流伺服電機的動態(tài)特性。的動態(tài)特性。本章教學(xué)本章教學(xué): :45n加于直流電機的直流電源，借助于換向器和電刷加于直流電機的直流電源，借助于換向器和電刷的作用，使直流電機電樞線圈流過的電流，方向的作用，使直流電機電樞線圈流過的電流，方向是交變的，從而使電樞產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向恒是交變的，從而使電樞產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向恒定不變，確保直流電機朝確定的方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)。定不變，確保直流電機朝確定的方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)。n定子：磁場定子：磁場永磁體永磁體n轉(zhuǎn)子：電樞繞組轉(zhuǎn)子：

3、電樞繞組n換向：換向器與碳刷換向：換向器與碳刷678910111 1）氣隙磁場發(fā)生扭斜，氣隙合成磁場的物理中性面將逆）氣隙磁場發(fā)生扭斜，氣隙合成磁場的物理中性面將逆著電動機旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)過一個角度，物理中性面與幾何中性著電動機旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)過一個角度，物理中性面與幾何中性面不再重合。面不再重合。2 2）半個極下磁通的增加值，將小于另半個極下磁通的減）半個極下磁通的增加值，將小于另半個極下磁通的減小值，總的氣隙磁通將有所減小，這就是電樞磁場的去磁小值，總的氣隙磁通將有所減小，這就是電樞磁場的去磁作用。作用。12131 1）將直流電動機的電刷從幾何中性面開始，將直流電動機的電刷從幾何中性面開始，逆著電樞旋

4、轉(zhuǎn)方向移動電刷，使換向火花最小為止，移動逆著電樞旋轉(zhuǎn)方向移動電刷，使換向火花最小為止，移動的角度大于物理中性面的偏移角。的角度大于物理中性面的偏移角。2 2）。在幾何中性面處設(shè)置附加的換向磁。在幾何中性面處設(shè)置附加的換向磁極，它的激磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，換向極的磁場方向必極，它的激磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，換向極的磁場方向必須與電樞磁場的方向相反。須與電樞磁場的方向相反。3 3）。14傳統(tǒng)直流伺服電機和直流電機工作原理、結(jié)構(gòu)和基本傳統(tǒng)直流伺服電機和直流電機工作原理、結(jié)構(gòu)和基本特征沒有原則區(qū)別，但是在結(jié)構(gòu)和性能上做了一些改特征沒有原則區(qū)別，但是在結(jié)構(gòu)和性能上做了一些改進，具有如下特點：進，具有如下特

5、點：1 1、采用細長的電樞以便降低轉(zhuǎn)動慣量，其慣量大約是普通直、采用細長的電樞以便降低轉(zhuǎn)動慣量，其慣量大約是普通直流電動機的流電動機的1/31/31/21/2。2 2、具有優(yōu)良的換向性能，在大的峰值電流沖擊之下仍能確保、具有優(yōu)良的換向性能，在大的峰值電流沖擊之下仍能確保良好的換向條件，因此具有大的瞬時電流和瞬時轉(zhuǎn)矩。良好的換向條件，因此具有大的瞬時電流和瞬時轉(zhuǎn)矩。3 3、機械強度高，能夠承受住巨大的加速度造成的沖擊力作用。、機械強度高，能夠承受住巨大的加速度造成的沖擊力作用。4 4、電刷一般都安放在幾何中型面上，以確保正反轉(zhuǎn)特性對稱。、電刷一般都安放在幾何中型面上，以確保正反轉(zhuǎn)特性對稱。151

6、617 無槽電樞無槽電樞盤式電樞盤式電樞空心杯電樞空心杯電樞1819emtataICTKIaeenCEK0emLdJdtTTT20375LGdndtDTT20aaaaaadtdiUiLREaaaaUIRE0emLTTT212aematetnUTRCCC1）機械特性：）機械特性：Ua一定時，一定時，n=f (Tem )222.調(diào)節(jié)特性：調(diào)節(jié)特性：Tem一定時，一定時，n=f (Ua )2324)()()()()()()()(260)()()(tEtIRdttdILtUtTdttdJtTtCtEtICtTaaaaaacemeaatem25經(jīng)拉氏變換整理得：經(jīng)拉氏變換整理得：)(260)()()(1

7、)()()()()(1)(sCsEsEsURsLsIsICsTsTsTJsseaaaaaaatemcem26按以上各式可建立動態(tài)方框圖：按以上各式可建立動態(tài)方框圖：sLRaa1tCJs1260eC)(sUa)(sEa)(sIa)(sTem)(sTe)(sT)(s-27= 當(dāng)當(dāng)Te=0時，傳遞函數(shù)為：時，傳遞函數(shù)為：為電動機電磁時間常數(shù)為電動機電磁時間常數(shù),111)60(2)()(22ssKssCsUsmemememe式中，式中， 為電動機機電時間常數(shù)為電動機機電時間常數(shù)meJtgTJnCCJRsteam60260260202aaeRL28同理可得：同理可得：若若 ，可寫成：，可寫成：em10) 1)(1(1) 1)(1()60(2)()(ssKssCsUsemeeme當(dāng)當(dāng) 很小，很小， 遠遠超過了控制系統(tǒng)通頻帶時，直流電動遠遠超過了控制系統(tǒng)通頻帶時，直流電動機的傳遞函數(shù)可以簡化為：機的傳遞函數(shù)可以簡化為：ee1111)60(2)()(sKsCsUsmeme) 1(1) 1()60(2)()(ssKssCsUsmeme29m（1 1）負載轉(zhuǎn)動慣量的影響：）負載轉(zhuǎn)動慣量的影響： J=JJ=Jm m+J+JL L J JL L負載折算轉(zhuǎn)動慣量負載折算轉(zhuǎn)動慣量（2 2）電樞回路