第一章 伺服电动机ppt课件.ppt

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1、第一章伺服电动机（servomotor）本章内容：§1-1概述§1-2直流伺服电动机§1-3无刷直流电动机§1-4直流力矩电动机§1-5两相伺服电动机§1-6伺服电动机的应用§1-1概述伺服电动机servomotor用作自动控制装置中执行元件的微特电机。又称执行电动机。其功能是将电信号转换成转轴的角位移或角速度。伺服电动机具有良好的线性调节特性及快速的时间响应。伺服电动机分交、直流两类。对伺服电动机的基本要求宽广的调速范围机械特性和调节特性均为线性无“自转”现象快速响应一、结构和分类（一）传统型直流伺服电动机（二）低惯量型直流伺服电动机1．盘形电枢直流伺服电

2、动机2．空心杯电枢永磁式直流伺服电动机3．无槽电枢直流伺服电动机§1-2直流伺服电动机传统型直流伺服电动机的结构与一般直流电动机相同。有永磁式(SY)和电磁式(SZ)两种（一）传统型直流伺服电动机图1电磁式直流伺服电动机的定子冲片SZ型直流伺服电动机DCServomotorDCPermanentMagnetServomotor（二）低惯量型直流伺服电动机1．盘形电枢直流伺服电动机特点：盘型电枢，绕组的径向段为有效部分。图1-2盘形电枢直流伺服电动机结构2.空心杯电枢永磁式直流伺服电动机特点：空心杯电枢、低贯量。型号：SYK3．无槽电枢直流伺服电动机特点：无槽

3、电枢，动态性能相之较差。型号：SWC图1-4无槽电枢直流伺服电动机结构二、控制方式图1-5直流伺服电动机电枢控制线路图电枢控制：把控制信号加到电枢绕组上，通过改变控制信号的大小和极性来控制转子转速的大小和方向，这种方式叫电枢控制。磁场控制：有严重的缺点，一般不采用。三、运行特性直流电动机的基本方程式：（一）机械特性机械特性是指控制电压恒定时，电机的转速随转矩变化的关系，即＝常数时，机械特性：理想空载转速：堵转转矩：机械特性是一组平行的直线，如下图图1-6直流伺服电动机的机械特性（二）调节特性调节特性是指在一定的转矩下电机的转速随控制电压变化的关系，即：图1-

4、7直流伺服电动机的调节特性几个概念：始动电压：调节特性与横轴的交点；失灵区：调节特性曲线上从原点到始动电压点的这一段横坐标所示的范围，称为在某一电磁转矩值时伺服电动机的失灵区。显然，失灵区的大小与电磁转矩的大小成正比；电枢控制时直流伺服电动机的机械特性和调节特性都是线性的。四、动态特性(一)直流伺服电动机的传递函数指电动机的电枢上外施阶跃电压时，电机转速从零开始的增长过程，即。传递函数：采用拉普拉斯变换，将时间函数变换成相应的象函数、并将零初始条件时输出象函数与输入象函数之比称之。再将传送函数进行反变换，就可以得到输出量与输入量之间随时间变化的函数关系。电枢

5、回路瞬时电压平衡方程式为：图1-8直流伺服电动机的等效电路电压象函数方程：直流伺服电动机的传递函数为：式中为常数简化后直流伺服电动机的传递函数为：为电动机的机械时间常数为电动机的电气时间常数忽略电气时间常数时直流伺服电动机的传递函数为：(二)直流伺服电动机的时间常数利用拉氏逆变换公式可得电动机的角速度随时间变化规律为：若忽略电气过渡过程，外加阶跃电压Ua的象函数为：(二)直流伺服电动机的时间常数机械时间常数定义：当电动机空载时电枢外施阶跃电压．其角速度(或转速)从零升到稳定角速度(或转速)的63．2％时所需要的时间。它反映了电动机过渡过程的长短．即电动机转速

6、跟随控制电压变化的快慢。它是伺服电动机的一项重要性能指标。可见，当时，电动机的角速度上升到稳定角速度的0.632倍，当时，。一般可认为这时过渡过程已经结束。故以作为过渡过程的时间（见图1-9）。图1-9直流伺服电动机角速度的变化曲线直流伺服电动机的机电时间常数一般不超过30ms。快速低惯量直流伺服电动机的机电时间常数通常在10ms以下。其中空心杯电枢永磁式直流伺服电动机的机电时间常数可小到2－3ms。影响机械时间常数大小的因素：机械时间常数计算§1-3无刷直流电动机（BrushlessDCMotor）无刷直流电动机，是用晶体管开关电路和位置传感器代替换向器和

7、电刷。图1-10无刷直流电动机原理框图一、无刷直流电动机的结构无刷直流电动机主要由电动机、转子位置传感器和晶体管开关电路三部分组成图1-11无刷直流电动机的结构简图无刷双输出轴电机BLDCDoubleShaftMotors无刷伺服减速电机BLDCServoGearedMotors直流无刷电动机本系列电动机的特点是霍尔元件在电机内部，无需调整。功率范围：50W~4000W；速度范围：小于10000rpm；转矩范围：小于15Nm。本系列驱动器具有过压、欠压、过流保护，具有位置控制、速度控制模式直流无刷电动机驱动器48ZWZ01型直流无刷电动机采用了双压整流双功

8、率管驱动电路和双段式钕铁硼稀土永磁爪极转子结构两项新