1、 傳動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械用的傳動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械用的傳動(dòng)電機(jī)傳動(dòng)電機(jī)主要用來(lái)完成能量的主要用來(lái)完成能量的變換，具有較高的力能指標(biāo)變換，具有較高的力能指標(biāo)(如效率和功率因數(shù)等如效率和功率因數(shù)等)； 控制電機(jī)則主要用來(lái)完成控制電機(jī)則主要用來(lái)完成控制信號(hào)控制信號(hào)的傳遞和變換，的傳遞和變換，要求它們技術(shù)性能穩(wěn)定可靠、動(dòng)作靈敏、精度高、體要求它們技術(shù)性能穩(wěn)定可靠、動(dòng)作靈敏、精度高、體積小、重量輕、耗電少。積小、重量輕、耗電少。 控制電機(jī)和傳動(dòng)電機(jī)區(qū)別：控制電機(jī)和傳動(dòng)電機(jī)區(qū)別：當(dāng)然，傳動(dòng)用電機(jī)與控制電機(jī)并沒(méi)有一個(gè)嚴(yán)格的界線。當(dāng)然，傳動(dòng)用電機(jī)與控制電機(jī)并沒(méi)有一個(gè)嚴(yán)格的界線。 控制電機(jī)一般是指用于自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)、控制電機(jī)一

2、般是指用于自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)、遠(yuǎn)距離測(cè)量、隨動(dòng)系統(tǒng)以及計(jì)算裝置中的微特電機(jī)。遠(yuǎn)距離測(cè)量、隨動(dòng)系統(tǒng)以及計(jì)算裝置中的微特電機(jī)。它是構(gòu)成它是構(gòu)成開(kāi)環(huán)控制、閉環(huán)控制開(kāi)環(huán)控制、閉環(huán)控制、同步連接等系統(tǒng)的、同步連接等系統(tǒng)的基礎(chǔ)元件。基礎(chǔ)元件。 在在自動(dòng)控制系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的職能可分為中的職能可分為測(cè)量測(cè)量元件、元件、放大放大元件、元件、執(zhí)行執(zhí)行元件和元件和校正校正元件四類(lèi)。元件四類(lèi)。 6.1 伺服電機(jī)伺服電機(jī) 伺服電動(dòng)機(jī)也稱為伺服電動(dòng)機(jī)也稱為執(zhí)行執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，在控制系統(tǒng)中用作執(zhí)行元電動(dòng)機(jī)，在控制系統(tǒng)中用作執(zhí)行元件，將件，將電信號(hào)電信號(hào)轉(zhuǎn)換為軸上的轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)速，以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。轉(zhuǎn)換為軸上的轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)速，以驅(qū)動(dòng)控

3、制對(duì)象。 伺服電動(dòng)機(jī)的最大特點(diǎn)是伺服電動(dòng)機(jī)的最大特點(diǎn)是可控可控。在有控制信號(hào)輸。在有控制信號(hào)輸入時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)；沒(méi)有控制信號(hào)輸入，則停入時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)；沒(méi)有控制信號(hào)輸入，則停止轉(zhuǎn)動(dòng)；改變止轉(zhuǎn)動(dòng)；改變控制電壓的大小和相位控制電壓的大小和相位(或極性或極性)就可改就可改變伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。變伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。與普通電動(dòng)機(jī)相比具有如下特點(diǎn)：與普通電動(dòng)機(jī)相比具有如下特點(diǎn)：1 調(diào)速調(diào)速范圍廣，能在很廣的范圍內(nèi)范圍廣，能在很廣的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)連續(xù)調(diào)節(jié)；2 轉(zhuǎn)子的慣性小，即能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的慣性小，即能實(shí)現(xiàn)迅速啟迅速啟動(dòng)和停轉(zhuǎn)動(dòng)和停轉(zhuǎn)；3 控制功率小，控制功率小，過(guò)載能力過(guò)載能力強(qiáng)，可靠強(qiáng)

4、，可靠性好性好接線圖杯型轉(zhuǎn)子伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖 激磁繞組1;控制繞組2;內(nèi)定子3; 外定子4;轉(zhuǎn)子5放放大大器器檢檢測(cè)測(cè)元元件件2U2I+U+控制繞組控制繞組勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組UCU1I1U+ 勵(lì)磁繞組串聯(lián)電容勵(lì)磁繞組串聯(lián)電容C ,可使通入兩個(gè)繞組的電流相位差接可使通入兩個(gè)繞組的電流相位差接近近90 ,是為了產(chǎn)生兩相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。是為了產(chǎn)生兩相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電該磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子便轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。其同步轉(zhuǎn)速流相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子便轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。其同步轉(zhuǎn)速n0=60f/p2 工作原理工作原理 對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)的對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)的要求要求是控制電壓是控制電壓，電動(dòng)，電動(dòng)機(jī)必須立即

5、停轉(zhuǎn)。機(jī)必須立即停轉(zhuǎn)。 根據(jù)單相異步電動(dòng)機(jī)的原理，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子一根據(jù)單相異步電動(dòng)機(jī)的原理，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子一旦轉(zhuǎn)動(dòng)以后，再取消控制電壓，僅剩勵(lì)磁電壓?jiǎn)蜗嗟┺D(zhuǎn)動(dòng)以后，再取消控制電壓，僅剩勵(lì)磁電壓?jiǎn)蜗喙╇?，它將供電，它將繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，即存在，即存在“自轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象，這意現(xiàn)象，這意味著失去控制作用，這是不允許的。味著失去控制作用，這是不允許的。3 “自轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象：現(xiàn)象： 從三相異步電動(dòng)機(jī)的從三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性可知，轉(zhuǎn)子機(jī)械特性可知，轉(zhuǎn)子電阻對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速電阻對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩特性影響很大，轉(zhuǎn)矩特性影響很大，轉(zhuǎn)子電阻增大到一定轉(zhuǎn)子電阻增大到一定程度，最大轉(zhuǎn)矩可出程度，最大轉(zhuǎn)矩可出現(xiàn)在現(xiàn)在S=1 附

6、近。附近。不同轉(zhuǎn)子電阻時(shí)的機(jī)械特性不同轉(zhuǎn)子電阻時(shí)的機(jī)械特性 消除自轉(zhuǎn)現(xiàn)象辦法就消除自轉(zhuǎn)現(xiàn)象辦法就是使轉(zhuǎn)子導(dǎo)條具有是使轉(zhuǎn)子導(dǎo)條具有較較大電阻大電阻。曲線曲線T：當(dāng)速度當(dāng)速度n為正時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩為正時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩T 為負(fù)，當(dāng)為負(fù)，當(dāng)n 為負(fù)時(shí)，為負(fù)時(shí)，T 為正，即電磁轉(zhuǎn)矩的方向總是為正，即電磁轉(zhuǎn)矩的方向總是與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，所以是一個(gè)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，所以是一個(gè)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 曲線曲線1 為為有控制有控制電壓時(shí)伺服電電壓時(shí)伺服電機(jī)的機(jī)械特性曲線，機(jī)的機(jī)械特性曲線， 曲線曲線T 為為去掉控制去掉控制電壓后，單電壓后，單相供電時(shí)的合成轉(zhuǎn)矩，在第二和第相供電時(shí)的合成轉(zhuǎn)矩，在第二和第四象限。其中曲線四象限。

7、其中曲線T+， T- 為脈動(dòng)為脈動(dòng)磁場(chǎng)分解為正、反兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)磁場(chǎng)分解為正、反兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩曲線。應(yīng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩曲線。 由于由于制動(dòng)轉(zhuǎn)矩制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的存在，可使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)，的存在，可使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)，保證了不會(huì)存在保證了不會(huì)存在“自轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 增大轉(zhuǎn)子電阻增大轉(zhuǎn)子電阻有利于消除有利于消除“自轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)”，使使穩(wěn)定運(yùn)行段穩(wěn)定運(yùn)行段加寬，加寬，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大，有利于增大，有利于調(diào)速和啟動(dòng)。調(diào)速和啟動(dòng)。 兩相交流伺服電動(dòng)機(jī)的兩相交流伺服電動(dòng)機(jī)的控制方法有三種：控制方法有三種：幅值控制；幅值控制；相位控制；相位控制；幅值幅值-相位控制。相位控制。4、控制特性、控制特性 幅值

8、控制幅值控制 兩相繞組相接于同一單相兩相繞組相接于同一單相電源，適當(dāng)選擇電容電源，適當(dāng)選擇電容C ，使兩電壓相差使兩電壓相差90， 改變改變R 的大小，即改變控的大小，即改變控制電壓制電壓 U c的大小的大小。0.8 U20.6 U2on 利用改變利用改變控制電壓控制電壓幅值大小來(lái)改變轉(zhuǎn)速的方法，幅值大小來(lái)改變轉(zhuǎn)速的方法，稱為幅值控制方法。稱為幅值控制方法。交流伺服電動(dòng)機(jī)可以：交流伺服電動(dòng)機(jī)可以：1. 利用控制電壓的利用控制電壓的有無(wú)有無(wú)來(lái)進(jìn)行啟動(dòng)、停止控制；來(lái)進(jìn)行啟動(dòng)、停止控制；2. 利用改變電壓的利用改變電壓的幅值幅值(或相位或相位)大小大小來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的高來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的高低；低；3. 利用改

9、變利用改變U c的的極性極性來(lái)改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向。它是控制系來(lái)改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向。它是控制系統(tǒng)中的原動(dòng)機(jī)。統(tǒng)中的原動(dòng)機(jī)。 交流伺服電機(jī)的輸出功率一般為交流伺服電機(jī)的輸出功率一般為0.1-100 W，電源電源頻率分頻率分50Hz、400Hz等多種。等多種。5、應(yīng)用、應(yīng)用供電方式：供電方式：他勵(lì)供電。勵(lì)磁繞組和電樞分別由兩他勵(lì)供電。勵(lì)磁繞組和電樞分別由兩個(gè)獨(dú)立的電源供電。個(gè)獨(dú)立的電源供電。U1為勵(lì)磁電壓，為勵(lì)磁電壓，U2為電樞電壓為電樞電壓MU1I1I2U2U+直流伺服電動(dòng)機(jī)的接線圖直流伺服電動(dòng)機(jī)的接線圖 直流伺服電機(jī)的機(jī)械直流伺服電機(jī)的機(jī)械特性與他勵(lì)直流電機(jī)相同特性與他勵(lì)直流電機(jī)相同一樣，也可用下式表示

10、一樣，也可用下式表示TKKRKUnTEE2a2 改改變控制電壓變控制電壓U2 或改變磁或改變磁通通都可以控制直流伺服電動(dòng)機(jī)都可以控制直流伺服電動(dòng)機(jī)的的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，即：轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，即：電樞電樞控制；控制；磁場(chǎng)磁場(chǎng)控制。控制。直流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線直流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線 n=f(T)曲線曲線(U1=常數(shù)常數(shù))U20.8U20.6U20.4U2nTO 電樞控制電樞控制具有響應(yīng)迅速、機(jī)械特性硬、調(diào)速特具有響應(yīng)迅速、機(jī)械特性硬、調(diào)速特性線性度好的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)中大都采用電樞控性線性度好的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)中大都采用電樞控制方式制方式 永磁式伺服電動(dòng)機(jī)，只能采取電樞控制。永磁式伺服電動(dòng)機(jī)，只能

11、采取電樞控制。 直流伺服電動(dòng)機(jī)與交流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性直流伺服電動(dòng)機(jī)與交流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性比較，前者的比較，前者的堵轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)矩大，特性曲線線性度好，大，特性曲線線性度好，機(jī)械特機(jī)械特性性較硬。較硬。缺點(diǎn)缺點(diǎn)是有是有換向器換向器，因而結(jié)構(gòu)復(fù)雜，產(chǎn)生無(wú)線，因而結(jié)構(gòu)復(fù)雜，產(chǎn)生無(wú)線電干擾。在確定系統(tǒng)采用何種電動(dòng)機(jī)時(shí)，要綜合考慮電干擾。在確定系統(tǒng)采用何種電動(dòng)機(jī)時(shí)，要綜合考慮各種電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)。各種電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)。 直流伺服電機(jī)的特性較交流伺服電機(jī)直流伺服電機(jī)的特性較交流伺服電機(jī)硬。通常應(yīng)用于硬。通常應(yīng)用于功率稍大功率稍大的系統(tǒng)中，如隨的系統(tǒng)中，如隨動(dòng)系統(tǒng)中的位置控制等。動(dòng)系統(tǒng)中的位置控制等。 直流伺服

12、電機(jī)輸出功率一般為直流伺服電機(jī)輸出功率一般為1-600W。 力矩電動(dòng)機(jī)就是一種能和負(fù)載直接連接產(chǎn)生較大力矩電動(dòng)機(jī)就是一種能和負(fù)載直接連接產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)矩，能帶動(dòng)負(fù)載在轉(zhuǎn)矩，能帶動(dòng)負(fù)載在堵轉(zhuǎn)堵轉(zhuǎn)或或大大低于空載轉(zhuǎn)速大大低于空載轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)下運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)。的電動(dòng)機(jī)。 異步型交流力矩電動(dòng)機(jī)的工作原理與異步型交流力矩電動(dòng)機(jī)的工作原理與交流伺服交流伺服電動(dòng)機(jī)相電動(dòng)機(jī)相同，但為了產(chǎn)生低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)做成同，但為了產(chǎn)生低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)做成徑向尺寸大，軸徑向尺寸大，軸向尺寸小向尺寸小的多極扁平形。的多極扁平形。 直流力矩電動(dòng)機(jī)具有良好的直流力矩電動(dòng)機(jī)具有良好的低速平穩(wěn)性低速平穩(wěn)性和和線性線性的機(jī)械特的機(jī)械特

13、性及調(diào)節(jié)特性，在生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛。性及調(diào)節(jié)特性，在生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛。 一般直流伺服電動(dòng)機(jī)為了減少一般直流伺服電動(dòng)機(jī)為了減少其其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，大部分做成細(xì)長(zhǎng)，大部分做成細(xì)長(zhǎng)圓柱形，圓柱形，而而直流力矩電動(dòng)機(jī)直流力矩電動(dòng)機(jī)為了能在相同體積和電樞電壓為了能在相同體積和電樞電壓的前提下，產(chǎn)生比較的前提下，產(chǎn)生比較大的轉(zhuǎn)矩大的轉(zhuǎn)矩及較低的轉(zhuǎn)速，一般都做成及較低的轉(zhuǎn)速，一般都做成扁扁平狀平狀。一、結(jié)構(gòu)一、結(jié)構(gòu) 1、轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)矩大二、特性二、特性DlNBIDlNBIDNFT222aa 從直流電動(dòng)機(jī)基本工作原理可知，由直流電動(dòng)從直流電動(dòng)機(jī)基本工作原理可知，由直流電動(dòng)機(jī)每個(gè)磁極下機(jī)每個(gè)磁極下磁感應(yīng)強(qiáng)磁感應(yīng)強(qiáng)

14、度平均值、電樞繞組導(dǎo)體度平均值、電樞繞組導(dǎo)體上的上的電流電流和導(dǎo)體的有效和導(dǎo)體的有效長(zhǎng)度長(zhǎng)度，得到每根導(dǎo)體所受，得到每根導(dǎo)體所受的電磁力，可得電磁轉(zhuǎn)矩為的電磁力，可得電磁轉(zhuǎn)矩為 在相同的在相同的電樞體積電樞體積、電流電流以及相同以及相同用銅量用銅量的條的條件下，扁平形狀的直流力矩電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與直徑近似件下，扁平形狀的直流力矩電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與直徑近似成成正比正比例關(guān)系。例關(guān)系。 2、轉(zhuǎn)速低、轉(zhuǎn)速低 在理想空載條件下，外加電壓與導(dǎo)體在磁場(chǎng)中在理想空載條件下，外加電壓與導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)切割磁力線所產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)平衡：運(yùn)動(dòng)切割磁力線所產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)平衡： 0aa06060DnUENBlvNBlNBlDn 仍

15、在相同的仍在相同的電樞體積電樞體積和相同和相同用銅量用銅量的條件下，的條件下，扁平形狀的直流力矩電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與直徑近似成扁平形狀的直流力矩電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與直徑近似成反比反比例關(guān)系。例關(guān)系。調(diào)速范圍可達(dá)調(diào)速范圍可達(dá)0.00017r/min25r/min 在在電樞體積電樞體積、電流電流以及以及用銅量用銅量相同的情況下，相同的情況下，增大電動(dòng)機(jī)直徑，減小軸向長(zhǎng)度，有利于增加電動(dòng)增大電動(dòng)機(jī)直徑，減小軸向長(zhǎng)度，有利于增加電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和降低空載轉(zhuǎn)速，所以力矩電動(dòng)機(jī)都做成機(jī)的轉(zhuǎn)矩和降低空載轉(zhuǎn)速，所以力矩電動(dòng)機(jī)都做成扁平圓盤(pán)狀結(jié)構(gòu)。扁平圓盤(pán)狀結(jié)構(gòu)。結(jié)論結(jié)論三、應(yīng)用三、應(yīng)用 由于在設(shè)計(jì)、制造上保證了電動(dòng)機(jī)能在由于在設(shè)

16、計(jì)、制造上保證了電動(dòng)機(jī)能在低速或低速或堵轉(zhuǎn)堵轉(zhuǎn)下運(yùn)行，在堵轉(zhuǎn)情況下能產(chǎn)生下運(yùn)行，在堵轉(zhuǎn)情況下能產(chǎn)生足夠大的力矩足夠大的力矩而不而不損壞電動(dòng)機(jī)，加上它有精度高、反應(yīng)速度快、線性度損壞電動(dòng)機(jī)，加上它有精度高、反應(yīng)速度快、線性度好等優(yōu)點(diǎn)，因此，它常用在好等優(yōu)點(diǎn)，因此，它常用在低速、需要轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)低速、需要轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)和需和需要一定張力的要一定張力的隨動(dòng)系統(tǒng)隨動(dòng)系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件。中作為執(zhí)行元件。 功率從零點(diǎn)幾瓦到數(shù)百瓦的小功率同步電動(dòng)機(jī)，在功率從零點(diǎn)幾瓦到數(shù)百瓦的小功率同步電動(dòng)機(jī)，在需要恒速傳動(dòng)的裝置中常用作需要恒速傳動(dòng)的裝置中常用作傳動(dòng)傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)，在自動(dòng)電動(dòng)機(jī)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中也可用作控制系統(tǒng)中也可用作執(zhí)行執(zhí)行元件。元件。 交、直流伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子速度的高低和轉(zhuǎn)向隨著控交、直流伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子速度的高低和轉(zhuǎn)向隨著控制信號(hào)電壓的大小和極性制信號(hào)電壓的大小和極性(或相位或相位)而變化。而變化。 在有些控制設(shè)備和自動(dòng)裝置中，卻往往要求速度不在有些控制設(shè)備和自動(dòng)裝置中，卻往往要求速度不受外界的影響而受外界的影響而恒定恒定不變。在這些裝置中不變。在這些裝置中小功率同小功率同步電動(dòng)機(jī)步電動(dòng)機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用：如得到了廣泛的應(yīng)用：如驅(qū)動(dòng)器儀表中的走紙、驅(qū)動(dòng)器儀表中的走紙、打印記錄機(jī)構(gòu)、電子鐘、