數(shù)控系統(tǒng)及伺服驅(qū)動系統(tǒng)PPT課件

1、主軸電機(jī)伺服電機(jī)刀庫刀具定位電機(jī)機(jī)械手旋轉(zhuǎn)定位電機(jī)帶制動器伺服電機(jī)加工中心 5-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第1頁/共62頁第2頁/共62頁控制系統(tǒng)組成 直觀分為三部分： CNC裝置 電控箱 安裝與機(jī)械本體部分的控制部件第3頁/共62頁CNC裝置第4頁/共62頁第5頁/共62頁控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 按功能結(jié)構(gòu)分：CNC系統(tǒng)伺服控制器主軸控制器IO控制用戶接口XYZ伺服馬達(dá)主軸主電路繼電器按鈕報(bào)警器限位開關(guān)鼠標(biāo)鍵盤等第6頁/共62頁伺服驅(qū)動系統(tǒng)（Servo System)CNC系統(tǒng)驅(qū)動電機(jī)檢測裝置控制信號反饋信號光柵尺第7頁/共62頁一、數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的定義 是一種以機(jī)械位置或角度作為控制對象的自動控制系統(tǒng)。 C

2、NC裝置是數(shù)控機(jī)床的“大腦” ， “指揮機(jī)構(gòu)” 伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的“四肢” ， “執(zhí)行機(jī)構(gòu)”。 檢測裝置：感應(yīng)同步器、旋轉(zhuǎn)變壓器、光柵、脈沖編碼器等。 電機(jī)及其控制器：第8頁/共62頁三、數(shù)控機(jī)床對伺服系統(tǒng)的要求 高精度 要求定位準(zhǔn)確（定位誤差持別是重復(fù)定位誤差要小），跟隨精度高（跟隨誤差小）。一般定位精度要求達(dá)到m mm級，高的達(dá)0.010.005 m mm。 靈敏度高，響應(yīng)快 提高生產(chǎn)率和保證加工質(zhì)量，一般電機(jī)升降速過渡過程，時(shí)間在0.2s以下。另外，當(dāng)負(fù)載突變時(shí)，要求速度的恢復(fù)時(shí)間短，且無振蕩，這樣才能得到光滑的加工表面。 調(diào)速范圍寬 保證在任何情況下都能得到最佳切削條件和加工質(zhì)量，一

3、般要求調(diào)速范圍 ：最低轉(zhuǎn)速/最高轉(zhuǎn)速=1/10001/10000，且通常是無級調(diào)速。 低速大轉(zhuǎn)矩 一般是在低速進(jìn)行重切削，所以在低速時(shí)進(jìn)給驅(qū)動要有大的轉(zhuǎn)矩輸出。 可靠性高 對環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，性能穩(wěn)定，使用壽命長。第9頁/共62頁二、數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的分類按伺服系統(tǒng)控制方式分開環(huán)系統(tǒng) 步進(jìn)電機(jī)，無位置反饋，投資低，精度低閉環(huán)系統(tǒng) 直接測量實(shí)際位移進(jìn)行反饋，精度高半閉環(huán)系統(tǒng) 間接測量位移進(jìn)行反饋，精度低于閉環(huán)第10頁/共62頁 5-2 檢測裝置l性能指標(biāo) 系統(tǒng)精度：是指在一定長度或轉(zhuǎn)角內(nèi)測量積累誤差的最大值，如0.0020.02mm/m，10/360等。 系統(tǒng)分辨率：是測量元件所能正確檢測的最小位

4、移量，如目前直線位移的分辨率為0.0010.01mm。角位移分辨率為2。 檢測裝置是伺服系統(tǒng)的重要組成部分。l作用 檢測位置和速度，發(fā)送反饋信號，構(gòu)成閉環(huán)或半閉環(huán)， 對驅(qū)動裝置進(jìn)行控制。l要求 工作可靠，抗干擾能力強(qiáng) 滿足精度、分辨率、測量范圍 使用維修方便、成本低第11頁/共62頁l檢測裝置的分類按檢測信號分：數(shù)字式、模擬式按測量基準(zhǔn)分：增量式、絕對式按安裝位置關(guān)系分：直接測量、間接測量按信號類型分：光、磁、電第12頁/共62頁一、光柵尺 光柵尺屬于光學(xué)元件，是一種高精度的位移傳感器。1. 光柵尺的種類透射光柵反射光柵封閉式光柵開放式光柵增量式光柵絕對式光柵第13頁/共62頁光柵檢測裝置基本

5、結(jié)構(gòu)示意圖 2. 直線透射光柵（1）組成第14頁/共62頁光柵檢測裝置的結(jié)構(gòu)透射光柵第15頁/共62頁010,00,11,01,1反射光柵第16頁/共62頁（2） 直線透射光柵的工作原理 由于擋光效應(yīng)和光的衍射，在與線紋幾乎垂直方向上，會出現(xiàn)明暗交替、間隔相等的粗大條紋，稱為“莫爾條紋” 。第17頁/共62頁莫爾條紋的特點(diǎn) 放大作用 莫爾條紋紋距B 與光柵節(jié)距w和傾角之間的關(guān)系： 光柵橫向移動一個(gè)節(jié)距w ，莫爾條紋正好沿刻線上下移動一個(gè)節(jié)距B，用光電元件檢測莫爾條紋信號的變化就可以測量光柵的位移。例：當(dāng) w = 0.01mm， = 0.01 red， 則 B = 1mm，將柵距放大100倍的莫

6、爾條紋寬度。由于很小，因此 22sin/qw=BqwB第18頁/共62頁光柵尺橫向莫爾條紋及其參數(shù) 22sin/qw=BB2B第19頁/共62頁 均化誤差作用 莫爾條紋是由光柵的大量刻線共同形成的，柵距之間的相鄰誤差被均化。短光柵的工作長度愈長,這一均化誤差的作用愈顯著。莫爾條紋的特點(diǎn)（續(xù)）： 第20頁/共62頁（5 5）光柵特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 1 1）精度高 測直線：精度 0.5-3m0.5-3mm，分辨率 0.1m mm 2 2）易實(shí)現(xiàn)動態(tài)測量和自動化測量 3 3）較強(qiáng)的抗干擾能力 缺點(diǎn)： 1 1）對環(huán)境要求高，怕振動，怕油污 2 2）高精度光柵制作成本高 目前多用于精密定位的數(shù)控機(jī)床，數(shù)顯機(jī)床

7、中也應(yīng)用較多。第21頁/共62頁二、編碼器 一種旋轉(zhuǎn)式的檢測角位移的傳感器。 將角位移用數(shù)字(脈沖)形式表示，故 又稱脈沖編碼器。廣泛應(yīng)用于NC機(jī)床的位置檢測，也常用它作為速度檢測元件。 1、編碼器分類 按碼盤信號的讀取方式可分為：光電式、接觸式和電磁式 以光電式的精度和可靠性最好，NC機(jī)床常用光電式編碼器 按測量坐標(biāo)系又可分為：增量式和絕對式按每轉(zhuǎn)發(fā)出的脈沖數(shù)分為：高分辨率 20000-30000p/r 普通分辨率 2000-3000p/r第22頁/共62頁2. 增量式光電脈沖編碼器 （1）組成 由光源、聚光鏡、光電盤、光欄板、光敏元件(光電管)、整形放大電路和數(shù)字顯示裝置等組成。第23頁/

8、共62頁光電編碼器在旋轉(zhuǎn)工作臺上的安裝第24頁/共62頁（2） 工作原理 光電盤按裝在被測軸上，隨主軸一起轉(zhuǎn)動。光電盤轉(zhuǎn)動時(shí)，光電元件把通過光電盤和光欄板射過來的忽明忽暗的光信號(近似于正弦信號)轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)整形、放大等電路的變換后變成脈沖信號，通過計(jì)算脈沖的數(shù)目，即可測出工作軸的轉(zhuǎn)角，并通過數(shù)顯裝置進(jìn)行顯示。通過測定計(jì)數(shù)脈沖的頻率，即可測出工作軸的轉(zhuǎn)速。第25頁/共62頁（3）脈沖編碼器的辨向 光欄板上兩條狹縫中的信號A和B(相位差90)，通過整形，成為兩相方波信號。根據(jù)先后順序，即可判斷光電盤的正反轉(zhuǎn)。若A相超前于B相，對應(yīng)電動機(jī)正轉(zhuǎn)；若B相超前A相，對應(yīng)電動機(jī)反轉(zhuǎn)。若以該方波的前沿或

9、后沿產(chǎn)生計(jì)數(shù)脈沖，可以形成代表正向位移和反向位移的脈沖序列。A相B相90A相B相90A相B相90A相B相90第26頁/共62頁（4）提高光電脈沖編碼器分辨率的方法 提高光電盤圓周的等分狹縫的密度，實(shí)際上是使光電盤的 狹縫變成了圓光柵線紋。 增加光電盤的發(fā)信碼道，使盤上不僅只有一圈透光狹縫， 而且有若干大小不等的同心圓環(huán)狹縫(稱為碼道)，光電盤 回轉(zhuǎn)一周發(fā)出的脈沖信號數(shù)增多，使分辨率提高。第27頁/共62頁3. 絕對式光電脈沖編碼器 （1）結(jié)構(gòu) 絕對式脈沖編碼器結(jié)構(gòu)與增量式相似，就是在碼盤的每一轉(zhuǎn)角位置刻有表示該位置的唯一代碼，稱為絕對碼盤。絕對式脈沖編碼器是通過讀取編碼盤上的代碼(圖案)來表示

10、軸的位置。第28頁/共62頁 碼盤的種類 按碼制不同分二進(jìn)制碼、格雷碼（循環(huán)碼）、十進(jìn)制碼、六十進(jìn)制碼等，最常用的是二進(jìn)制循環(huán)碼盤。 純二進(jìn)制碼有一個(gè)缺點(diǎn)：相鄰兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)可能有多位二進(jìn)制碼不同，當(dāng)數(shù)碼切換時(shí)有多個(gè)數(shù)位要進(jìn)行切換，增大了誤讀的機(jī)率。 而碼則不同，相鄰兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)碼只有一個(gè)數(shù)位不同，因此兩數(shù)切換時(shí)只在一位進(jìn)行，提高了讀數(shù)的可靠性。 第29頁/共62頁（3）工作原理 光源經(jīng)過柱面鏡，變成一束平行光照射在碼盤上，通過碼盤經(jīng)狹縫形成一束很窄的光束照射在光電元件上，光電元件的排列與碼道一一對應(yīng)，亮區(qū)輸出為“1”，暗區(qū)輸出為“0”，再經(jīng)信息處理電路，進(jìn)行放大、整形、鎖存與譯碼，輸出自然二進(jìn)

11、制代碼，從而實(shí)現(xiàn)了角度的絕對值測量。第30頁/共62頁（4）應(yīng)用 在實(shí)際應(yīng)用過程中，用絕對脈沖編碼器來檢測軸的位置和速度時(shí)，當(dāng)編碼器旋轉(zhuǎn)超過一周時(shí)，讀出準(zhǔn)確數(shù)值的解決方法： 在旋轉(zhuǎn)軸上安裝多個(gè)碼盤，其中一些盤是專門用來計(jì)量所轉(zhuǎn)過的圈數(shù)N，而另一部分碼盤是用來檢測一圈以內(nèi)的度數(shù)。之后將兩個(gè)碼盤所檢測的進(jìn)行(N360)的疊加。 在軟件設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)置一個(gè)專門的計(jì)數(shù)器，并規(guī)定碼盤上的一個(gè)專門的代碼為“零”代碼，當(dāng)碼盤轉(zhuǎn)過“零”代碼時(shí)，計(jì)數(shù)器的值就被自動加一，這樣也可以實(shí)現(xiàn)即測圈數(shù)又測度數(shù)的目的。第31頁/共62頁開環(huán)伺服系統(tǒng)第32頁/共62頁半閉環(huán)伺服系統(tǒng)位置檢測元件安裝在電動機(jī)軸上或絲杠上，用以精確控

12、制電機(jī)的角度，為間接測量；坐標(biāo)運(yùn)動的傳動鏈有一部分在位置閉環(huán)以外，其傳動誤差沒有得到系統(tǒng)的補(bǔ)償；半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的精度低于閉環(huán)系統(tǒng)。適用于精度要求適中的中小型數(shù)控機(jī)床。第33頁/共62頁閉環(huán)伺服系統(tǒng)第34頁/共62頁數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)第五章 伺服驅(qū)動系統(tǒng) 5-1 概述 5-2 檢測裝置 5-4 伺服電機(jī)及其速度控制 5-5 主軸驅(qū)動 5-6 位置控制第35頁/共62頁伺服系統(tǒng)（Servo System)CNC系統(tǒng)驅(qū)動電機(jī)檢測裝置控制信號反饋信號光柵尺第36頁/共62頁 步進(jìn)電動機(jī)及其驅(qū)動系統(tǒng) 步進(jìn)電動機(jī)主要用于開環(huán)位置控制系統(tǒng)。它由步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動電源和步進(jìn)電動機(jī)組成，沒有反饋環(huán)節(jié)。 這種系統(tǒng)較簡單

13、，控制較容易，維修也較方便，而且為全數(shù)字化控制。 由于開環(huán)系統(tǒng)精度不高，且步進(jìn)電動機(jī)的功率和速度不高，因此步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)僅用于小容量、加工速度低、脈沖當(dāng)量和精度不太高的場合，如經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床和電加工機(jī)床、計(jì)算機(jī)的打印機(jī)、繪圖儀等設(shè)備。第37頁/共62頁2. 步進(jìn)電動機(jī)的控制原理 步進(jìn)電動機(jī)是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線位移的控制電動機(jī)。 位移量的控制 向步進(jìn)電動機(jī)送一個(gè)控制脈沖，其轉(zhuǎn)軸就轉(zhuǎn)過一個(gè)角度或移動一個(gè)直線位移，稱為一步；脈沖數(shù)增加，角位移(或線位移)隨之增加，即脈沖數(shù)決定位移量。 進(jìn)給速度的控制 脈沖頻率高，則步進(jìn)電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度就高，反之則低，即脈沖頻率決定進(jìn)給速度。

14、運(yùn)動方向的控制 改變分配脈沖的相序，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電動機(jī)的正、反轉(zhuǎn)，從而改變運(yùn)動方向。 與一般交流和直流電動機(jī)所不同的是，步進(jìn)電動機(jī)定子繞組所加的電源形式為脈沖電壓，而不是正弦電壓或者恒定直流電壓。第38頁/共62頁（2）步進(jìn)電動機(jī)的工作原理 按電磁吸引的原理工作的。必須抓住兩點(diǎn)： 磁力線力圖走磁阻最小的路徑，從而產(chǎn)生反應(yīng)力矩 各相定子齒之間彼此錯(cuò)齒1/m齒距，m為相數(shù) 幾個(gè)概念的含義： “拍”定子相繞組每改變一次 通電狀態(tài)，稱為“一拍”。 “單”指只有一相繞組通電。 “雙”指有兩相繞組同時(shí)通電。 A A B B C C 定子 轉(zhuǎn)子 繞組 第39頁/共62頁 第一拍：A相勵(lì)磁繞組通電，B、C相勵(lì)磁繞

15、組斷電。A相定子磁極的電磁力要使相鄰轉(zhuǎn)子齒與其對齊(使磁阻最小)，B相和C相定、轉(zhuǎn)子錯(cuò)齒分別為1/3齒距(3)和2/3齒距(6)。 第二拍：B相繞組通電，A、C相繞組斷電。電磁反應(yīng)力矩使轉(zhuǎn)子順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動3，與B相的定子齒對齊，此時(shí)A、C相的定、轉(zhuǎn)子齒互相錯(cuò)開。 第三拍：C相繞組通電，A、B相繞組斷電。電磁反應(yīng)力距又使轉(zhuǎn)子順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動了3，與C相定子齒對齊，同時(shí)A相、B相定、轉(zhuǎn)子齒錯(cuò)開 重復(fù)通電順序，A B C A 第40頁/共62頁 單三拍步進(jìn)電動機(jī)的反轉(zhuǎn) 若定子繞組通電順序?yàn)锳 C B A ，則電動機(jī)轉(zhuǎn)子就逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)起來，其步距角仍為3。 單三拍步進(jìn)電動機(jī)的步距角 重復(fù)單三拍的通電順

16、序，A B C A ，步進(jìn)電機(jī)就順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)起來，對應(yīng)每個(gè)指令脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一固定角度3(步距角) 。單三拍通電控制方式的缺點(diǎn) 由于每拍只有一相繞組通電，在切換瞬間可能失去自鎖力矩，容易失步。而且，只有一相繞組通電吸引轉(zhuǎn)子，易在平衡位置附近產(chǎn)生振蕩。因此，單三拍通電控制方式，工作穩(wěn)定性差，一般較少采用。第41頁/共62頁若定子繞組的通電順序?yàn)锳B BC CA AB ，則步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)子就逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動。 雙三拍工作方式 采用雙三拍通電控制方式，能克服單三拍工作的缺點(diǎn)。 若定子繞組的通電順序?yàn)?AB BC CA AB ，則步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)子就順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，從一個(gè)磁場最強(qiáng)處走到了另一個(gè)磁場最強(qiáng)處

17、，故其步距角仍為3。第42頁/共62頁 若通電順序?yàn)椋篈 AC C BC B AB A 則步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)子就逆時(shí)針方向運(yùn)動，步距角仍為1.5。 三相六拍控制方式比三相三拍控制方式步距角小一半；在切換時(shí)，保持一相繞組通電，工作穩(wěn)定，比雙三拍增大了穩(wěn)定區(qū)。所以三相步進(jìn)電動機(jī)常采用這種控制方式。三相六拍工作方式 通電順序：A AB B BC C CA A 每切換一次，步進(jìn)電動機(jī)就順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動1.5，步距角減小一半。原因是：當(dāng)由A相切換到AB相通電時(shí)，A相定子磁極力圖不讓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，而保持與其定子齒對齊，而B相定子磁極的電磁反應(yīng)力矩也力圖使其順時(shí)針轉(zhuǎn)動3，與B相定子齒對齊，此時(shí)，轉(zhuǎn)子齒與A相、B相定子

18、齒均未對齊，此位置是A相、B相定子合成磁場的最強(qiáng)方向，即轉(zhuǎn)子順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動1.5。第43頁/共62頁三、步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動電源 1. 作用 發(fā)出一定功率的電脈沖信號，使定子勵(lì) 磁繞組順序通電。 2. 基本要求 （1）電源的基本參數(shù)與電動機(jī)相適應(yīng)； （2）滿足步進(jìn)電動機(jī)起動頻率和運(yùn)行頻率 的要求； （3）抗干擾能力強(qiáng)，工作可靠； （4）成本低，效率高，安裝維修方便。 第44頁/共62頁3. 組成 由環(huán)形分配器和功率放大器組成。（1） 環(huán)形分配器 主要功能是將CNC裝置的插補(bǔ)脈沖，按 步進(jìn)電動機(jī)所要求的規(guī)律分配給步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動電源的各相輸入端，以控制勵(lì)磁繞組的導(dǎo)通或關(guān)斷。同時(shí)由于電動機(jī)有正反轉(zhuǎn)要求，所

19、以環(huán)形分配器的輸出是周期性的，又是可逆的。 硬件環(huán)形分配器 根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)和控制方式設(shè)計(jì)的真值表或邏輯關(guān)系式，采用邏輯門電路和觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)。一般由與非門和JK觸發(fā)器組成。常用的是專用集成芯片或通用可編程邏輯器件組成的環(huán)形分配器。 軟件環(huán)形分配器 按步進(jìn)電動機(jī)的要求編制不同的軟環(huán)分程序，存入EPROM中。第45頁/共62頁（2）功率驅(qū)動器（功率放大電路） 將環(huán)形分配器輸出的脈沖信號放大，以用足夠的功率來驅(qū)動步進(jìn)電動機(jī)。 最早的功率驅(qū)動器采用單電壓驅(qū)動電路，后來出現(xiàn)了雙電壓(高電壓)驅(qū)動電路、斬波電路、調(diào)頻調(diào)壓和細(xì)分電路等。第46頁/共62頁 并串接一電阻Rc，為了減小回路的時(shí)間常數(shù)，電阻Rc

20、并聯(lián)一電容C，從而提高電機(jī)的快速響應(yīng)能力和啟動性能。續(xù)流二極管VD和阻容吸收回路RC，是功率管VT的保護(hù)線路。 單電壓驅(qū)動電路的優(yōu)點(diǎn)是線路簡單，缺點(diǎn)是電流上升不夠快，高頻時(shí)帶負(fù)載能力低。第47頁/共62頁高低壓驅(qū)動電路 其特點(diǎn)是供給步進(jìn)電機(jī)繞組有兩種電壓：一種是高電壓U1，由電機(jī)參數(shù)和晶體管特性決定，一般在80v至更高范圍，另一種是低電壓U2，即步進(jìn)電機(jī)繞組額定電壓，一般為幾伏，不超過20v。 高壓U1 ，以提高繞組中電流上升率，當(dāng)電流達(dá)到規(guī)定值時(shí)、VT1關(guān)斷、VT2仍然導(dǎo)通，則自動切換到低壓U2。 該電路的優(yōu)點(diǎn)是在較寬的頻率范圍有較大的平均電流，能產(chǎn)生較大且穩(wěn)定的平均轉(zhuǎn)矩，其缺點(diǎn)是電流波頂有

21、凹陷，電路較復(fù)雜。第48頁/共62頁斬波驅(qū)動電路 可以克服高低壓驅(qū)動電路的波頂?shù)陌枷菰斐筛哳l輸出轉(zhuǎn)矩的下降，使勵(lì)磁繞組中的電流維持在額定值附近。 工作原理：環(huán)形分配器輸出的正脈沖將VT1、VT2導(dǎo)通，由于U1電壓較高，繞組回路又沒串電阻，所以繞組電流迅速上升，當(dāng)繞組電流上升到額定值以上的某一數(shù)值時(shí)，由于采樣電阻Re的反饋?zhàn)饔茫?jīng)整形、放大后送至VT1的基極，使VT1管截止。接著繞組由U2低壓供電，繞組中的電流立即下降，但剛降到額定 值以下時(shí)，由于采樣電阻Re的反饋?zhàn)饔?，使整形電路無信號輸出，此時(shí)高壓前置放大電路又使VT1導(dǎo)通，電流又上升。如此反復(fù)進(jìn)行，形成一個(gè)在額定電流值上下波動呈鋸齒狀的繞組

22、電流波形，近似恒流。第49頁/共62頁三種驅(qū)動電路的電流波形比較第50頁/共62頁數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)第五章 伺服驅(qū)動系統(tǒng) 5-1 概述 5-2 檢測裝置 5-4 伺服電機(jī)及其速度控制 5-5 主軸驅(qū)動 5-6 位置控制第51頁/共62頁 5-4 伺服電機(jī)及其速度控制一、直流伺服電動機(jī) 伺服電動機(jī)是指能夠精密地控制其位置的一種電動機(jī)。直流伺服電動機(jī)是伺服電動機(jī)的一種。1. 直流伺服電動機(jī)分類及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 永磁直流伺服電動機(jī)無槽轉(zhuǎn)子直流伺服電動機(jī)空心杯轉(zhuǎn)子直流伺服電動機(jī)印刷繞組直流伺服電動機(jī)后三種直流伺服電動機(jī)為小慣量直流伺服電動機(jī)。第52頁/共62頁 直流伺服電動機(jī)的組成 電動機(jī)本體 主要由機(jī)殼、

23、定子磁極和轉(zhuǎn)子組成。 檢測部件 有高精度的測速 發(fā)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器以及 脈沖編碼器等。特點(diǎn)l 小慣量直流伺服電動機(jī) 慣量小，響應(yīng)速度快， 但過載能力低。l 永磁直流伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)矩大，慣量大，穩(wěn)定性 好，調(diào)速范圍寬。l 但有電刷，限制速度的提高（10001500r/min）。第53頁/共62頁 5-4 交流伺服電機(jī)及其速度控制 直流伺服電動機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速性能，但直流伺服電動機(jī)的電刷和換向器容易磨損，需要經(jīng)常維護(hù)；由于換向器換向時(shí)會產(chǎn)生火花而使最高轉(zhuǎn)速受到限制，也使應(yīng)用環(huán)境受到限制；直流伺服電動機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難，成本高。 自20世紀(jì)80年代中期以來，以交流伺服電動機(jī)作為驅(qū)動元件的交流伺服系統(tǒng)

24、得到迅速發(fā)展，有逐漸代替直流伺服電機(jī)的趨勢。第54頁/共62頁 5-4 交流伺服電動機(jī)及其速度控制一、交流伺服電動機(jī)二、直線電機(jī)第55頁/共62頁二、直線電機(jī)1. 直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理 直線電機(jī)是指一種利用電磁作 用原理，將電能直接轉(zhuǎn)換成直線 運(yùn)動動能的驅(qū)動裝置，是一種能 實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動的電動機(jī)。直 線電機(jī)是從旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)化而來的。(1)直線電機(jī)的結(jié)構(gòu) 可以認(rèn)為直線電機(jī)是將旋轉(zhuǎn)電 機(jī)沿其軸向剖開，然后將其定子 和轉(zhuǎn)子展開，變成如圖所示的由 定子和動子組成的直線電機(jī)。第56頁/共62頁(2)直線電機(jī)工作原理 在旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，當(dāng)三相繞組中通入三相對稱正弦電流后，會在氣隙中產(chǎn)生按正弦分布的旋轉(zhuǎn)磁場。 與此類似，在直線電機(jī)中通入三相電流后，也會在氣隙中產(chǎn)生磁場，如果不考慮端部效應(yīng)，磁場在直線方向也呈正弦分布，只是這個(gè)磁場是平移而不是旋轉(zhuǎn)的，因此稱為行波磁場。行波磁場與次級相互作用便產(chǎn)生電磁推力，驅(qū)動動子沿定子作往復(fù)直線運(yùn)動。這就是直線電機(jī)運(yùn)行的基本原理。 第57頁/共62頁2. 直線電機(jī)的分類及特點(diǎn) (1) 直線電機(jī)的分類 按工作原理分類與旋轉(zhuǎn)電機(jī)相對應(yīng)，直線電機(jī)有：直線直流電機(jī)、直線感應(yīng)電機(jī)、直線同步電機(jī)、直線磁阻電機(jī)、直線壓電電機(jī)等。