直流伺服电机及其驱动技术

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1、www.plcworld.cn伺服电机及其驱动技术伺服电机及其驱动技术3.13.1一般规律一般规律3.23.2直流永磁伺服电机及其驱动技术直流永磁伺服电机及其驱动技术3.33.3交流永磁同步伺服电机及其驱动技术交流永磁同步伺服电机及其驱动技术3.43.4直流无刷伺服电机及其驱动技术直流无刷伺服电机及其驱动技术3.53.5两相混合式步进电机及其驱动技术两相混合式步进电机及其驱动技术www.plcworld.cnwww.plcworld.cn3.13.1一般规律一般规律1.1.电机统一理论电机统一理论22．电机的基本运动方程．电机的基本运动方程3.3.伺服

2、电机的四象限运行伺服电机的四象限运行www.plcworld.cnwww.plcworld.cn11、电机统一理论、电机统一理论伺服电机的定子和转子由永磁体或铁芯线圈构伺服电机的定子和转子由永磁体或铁芯线圈构成。成。永磁体产生磁场，而铁芯线圈通电后也会产生永磁体产生磁场，而铁芯线圈通电后也会产生磁场。磁场。定子磁场和转子磁场相互作用产生力矩定子磁场和转子磁场相互作用产生力矩，使电，使电机带动负载运动，从而通过磁的形式将电能转机带动负载运动，从而通过磁的形式将电能转换为机械能。换为机械能。www.plcworld.cnwww.plcworld.cn永磁体或

3、铁芯线圈产生磁场的根源是存在着永磁体或铁芯线圈产生磁场的根源是存在着磁通势磁通势。。永磁体的磁通势是常量，大小由体积和材料导磁性能永磁体的磁通势是常量，大小由体积和材料导磁性能决定，方向是由决定，方向是由NN极指向极指向SS极。极。而铁芯线圈产生的磁通势遵循如下的关系式：而铁芯线圈产生的磁通势遵循如下的关系式：Fm=IWFm=IW[[安匝安匝]]式中式中FmFm——磁通势，或简称磁势；磁通势，或简称磁势；II——线圈中流过的电流；线圈中流过的电流；WW——线圈匝数，或绕组匝数。线圈匝数，或绕组匝数。在同样铁芯下，线圈匝数越多，通过线圈的电流越在同样铁芯下，

4、线圈匝数越多，通过线圈的电流越大，产生的磁通势越大。磁势的方向与线圈中的电流大，产生的磁通势越大。磁势的方向与线圈中的电流成右螺旋关系。成右螺旋关系。磁势是即有大小又有方向的量，可用矢量表示。磁势是即有大小又有方向的量，可用矢量表示。www.plcworld.cnwww.plcworld.cn电机统一理论指出：电机产生的转矩为电机统一理论指出：电机产生的转矩为vvvTFsFrTFsFrsin(sr)式中式中Fs,FrFs,Fr————定、转子磁势的幅值；定、转子磁势的幅值；θθss--θθrr————定、转子磁势之间的夹角。定、转子磁势之

5、间的夹角。要想增大力矩，必须增大定、转子磁势要想增大力矩，必须增大定、转子磁势。。当定子磁势与转子当定子磁势与转子磁势相互垂直时，产生的转矩最大磁势相互垂直时，产生的转矩最大。。电机统一理论是所有电机工作的基础。电机统一理论是所有电机工作的基础。www.plcworld.cnwww.plcworld.cn22．电机的基本运动方程．电机的基本运动方程d&TJTfdt式中T—电机转矩,单位为[Nm]；Tf—负载转矩，单位为[Nm]；J—电机转子及负载的转动惯量，单位为[Kgm∧2]；Θ—电机位置，单位为[rad]电机的基本运动方程指出电机转矩、转速之

6、间的关系。在负载一定条件下，只有改变电机转矩才能改变电机转速。当电机转矩大于负载转矩时，电机产生加速运动；当电机转矩小于负载转矩时，电机产生减速运动；当电机转矩等于负载转矩时，电机恒速运动。电机及负载转动惯量是影响速度变化的另一主要因素www.plcworld.cnwww.plcworld.cnd&TJTfdt负载的加速度要求和转动惯量对选择伺服负载的加速度要求和转动惯量对选择伺服电机尺寸是很重要的。电机尺寸是很重要的。如果要求负载以高加速度运动或负载的转如果要求负载以高加速度运动或负载的转动惯量较大，即使负载转矩很小，也可能动惯量较大，即使负载转

7、矩很小，也可能需要大转矩的电机；需要大转矩的电机；反之，如果负载要求的加速度很小或负载反之，如果负载要求的加速度很小或负载的转动惯量较小，即使负载转矩很大，也的转动惯量较小，即使负载转矩很大，也可能小转矩的电机就能满足要求。可能小转矩的电机就能满足要求。www.plcworld.cnwww.plcworld.cn3.3.伺服电机的四象限运行伺服电机的四象限运行&dTJTfdtTTacTTacTc&&TaJTTcaTcTcTTTcaf伺服系统常要求伺服电机即能正向运动，又能反伺服系统常要求伺服电机即能正向运动，又能反向运动；即能加速运

8、动又能减速运动。这就向运