第二章控制电机基础ppt课件.ppt

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1、控制电机基础第二章控制电机基础机电液伺服系统及设计控制电机基础2.1直流伺服电动机2.1.1直流伺服电动机的工作原理2.1.2直流伺服电动机的静态特性2.1.3直流伺服电动机的动态特性2.2电-机械转换器2.2.1动圈式电-机械转换器2.2.2动铁式电-机械转换器2.3步进电机主要内容控制电机基础2.1直流伺服电动机一、直流伺服电动机的工作原理ffnSN-+AB在两电刷间加直流电压。如图所示，电流从B刷流入，由A刷流出。N极处有效导体中的电流由纸里指向外，用⊙表示；S极处有效导体中的电流由外指向纸里，用表示。控制电机基础2.1直流伺服电动机-工

2、作原理ffnSN-+ABB—导体所在处的磁密度（磁感应强度），Wb/m2；l—导体在磁场中的长度，m；i—导体中流过的电流，A。用左手定则确定电磁力的方向。载流导体在磁场中受到电磁力为控制电机基础直流电机是可逆的，它根据不同的外界条件而处于不同的运动状态。如输入机械能时，迫使它旋转，它便输出电能，处于发电机状态，此时称为发电机。当在电刷两端加电压输入电能时，它便旋转起来，输出机械能，处于电动机状态。2.1直流伺服电动机-工作原理控制电机基础二、直流伺服电动机的结构和分类（一）传统式直流伺服电动机永磁式直流伺服电动机是在定子上装置由永久磁钢做成的磁

3、极。目前我国生产的SY系列直流伺服电动机属于这种结构。传统式直流伺服电动机可分为永磁式和电磁式两种。电磁式（串激式和他激式）直流伺服电动机的定子通常由硅钢片冲制叠压而成，磁极和磁轭整体相连，在磁极铁芯上套有激磁绕组，目前我国生产的SZ系列直流伺服电动机属于这种结构。2.1直流伺服电动机控制电机基础这两者电机的转子铁芯均由硅钢片冲制叠压而成，在转子冲片的外圆周上开有均布的齿槽，在转子槽中放置电枢绕组，并经换向器、电刷引出。2.1直流伺服电动机-分类控制电机基础（二）低惯量式直流伺服电动机无槽电枢直流伺服电动机。无槽电枢直流伺服电动机的电枢铁芯上并不

4、开槽，电枢绕组直接排列在铁芯表面，再用环氧树脂把它与电枢铁芯粘成一个整体。定子磁极可以用永久磁钢做成，也可以采用电磁式结构。电动机的转动惯量和电枢绕组电感比无转子铁芯的电机要大些，因而其动态性能稍差。目前我国生产的SWC系列直流伺服电动机属于这种结构。2.1直流伺服电动机-分类控制电机基础（二）低惯量式直流伺服电动机盘形电枢直流伺服电动机；盘形电枢直流伺服电动机的定子是由永久磁钢和前后磁轭所组成，磁钢在圆盘的一侧放置，也可以在两侧同时放置。电机的气隙就位于圆盘的两边，圆盘上有电枢绕组，可分为印刷绕组和线绕式绕组两种形式。2.1直流伺服电动机-分类

5、控制电机基础（二）低惯量式直流伺服电动机空心杯电枢永磁式直流伺服电动机空心杯电枢永磁式直流伺服电动机有一个外定子和一个内定子。通常外定子由两个半圆形的永久磁钢所组成；内定子为圆柱形的软磁材料做成，仅作为磁路的一部分，以减小磁阻。空心杯电枢上的电枢绕组可采用印刷绕组，也可以先绕成单个成型线圈，然后将它们沿圆周的轴向方向排列成空心杯形，再用环氧树脂固化成型。空心杯电枢直接装在电机轴上，在内、外定子之间的气隙中旋转。电枢绕组接到换向器上，由电刷引出。目前我国生产的SYK系列直流伺服电动机属于这种结构。2.1直流伺服电动机-分类控制电机基础（三）直流伺服

6、电动机的性能比较2.1直流伺服电动机-分类结构形式激磁方式电枢型式沟槽式/S无槽-铁芯/C无槽-无铁芯-铜导线/U无槽-空心杯式-铝导线/L轴向间隙AG软磁铁激磁/E△△××永久磁钢-铁鑫氧/F△△△△永久磁钢-铝铁镍钴/A○○○○永久磁钢-稀土/R○○○●径向间隙RG软磁铁激磁/E××××永久磁钢-铁鑫氧/F×△△△永久磁钢-铝铁镍钴/A×△○○永久磁钢-稀土/R×△○●注：×-不实用；△-性能一般；○-高性能；●-超高性能控制电机基础2.1直流伺服电动机三、直流伺服电动机的控制方式电磁式直流伺服电动机，采用电枢控制时，其激磁绕组由外加恒压的直

7、流电源激磁；永磁式直流伺服电动机则由永磁磁极激磁。控制电机基础2.1直流伺服电动机四、直流伺服电动机的静态工作特性机械特性是指控制电压一定时，转速随转矩的变化关系；调节特性是指电机转矩一定时，转速随控制电压的变化关系。基本假设：不考虑电机磁化曲线非线性的影响；忽略带载时电枢反应磁势的影响。控制电机基础ifUfUaiaRa—电动机电枢回路的总电阻；Ea—电动机电枢回路的反电势；ia—电动机电枢回路的电流；—每级总磁通；n—电枢转速；Ke—电势常数，表示单位转速所产生的电势。电枢回路的电压平衡方程:2.1直流伺服电动机-静态特性控制电机基础Kt—

8、转矩常数，表示单位电枢电流所产生的转矩。电动机的电磁转矩为:2.1直流伺服电动机-静态特性直流伺服电动机的转速公式为控制电机基础（一）机