第 1 章直流伺服电动机

1、直流伺服电动机直流伺服电动机 第第 1 章章 组员分工 工作原理、结构：刘海峰 种类：兰鹏 机械特性：茅春磊 调节特性、动态特性：王振华 启动：季明敏 调速：陈泉 改变转向：张旋 应用案例：李金鑫 PPT制作：司崇浩、卞文硕 组长：卞文硕 2 第1章 直流伺服电动机 1.1 直流伺服电动机的工作原理和结构 1.2直流伺服电动机的类型 1.3直流伺服电动机的基本特性 1.4直流伺服电动机的拖动 1.5直流伺服电动机的应用案例 3 1.1 直流伺服电动机的工作原理和结构直流伺服电动机的工作原理和结构 4 1.直流伺服电动机的结构 定子：定子铁心、励磁绕组、 机壳、端盖、电刷 转子：电枢绕组、换向器

2、、 电枢铁心、转轴 直 流 电 机 定 子 结 构 5 直 流 电 机 转 子 结 构 6 2.直流伺服电动机的工作原理 导体ab,cd中通入图中所示 方向的电流，根据电磁力定 律，可以判断载流导体ab, cd在磁场中受力方向，形成 逆时针方向电磁力矩，线圈 逆时针旋转。当线圈转动 180度，导体cd处于N极下， 电流由c 到d，S极下导体电流 由b到a，导体受力仍然是逆时 针方向。 7 电枢连续旋转，导体ab,cd中电流的方向不断 变化，交替在N极和S极下受电磁力作用，从 而使得电动机按一定的方向连续旋转。换向 器，使电刷通过换向片只与处于一定极性下 的导体相连接，从而使导体中的电流方向发

3、生变化。 8 1.2直流伺服电动机的类型直流伺服电动机的类型 直流伺服电动机有传统式结构和低惯量型两大类 传统式直流伺服电动机的结构形式和普通直流电 动机基本相同。按励磁方式可分为永磁式和电磁 式两种。 常用的低惯量型直流伺服电动机有以下几种: 1)盘形电枢直流伺服电动机。 2)空心杯形电枢永磁式直疏伺服电动机。 3)无槽电枢直流伺服电动机。 9 1.3直流伺服电动机的基本特性直流伺服电动机的基本特性 1.机械特性 在输入的电枢电压Ua保持不变时，电机的转速n随电 磁转矩M变化而变化的规律，称直流电机的机械特性。 直流电机的机械特性曲线 10 K值大表示电磁转矩的变化引起电机转速的 变化大，这

4、种情况称直流电机的机械特性 软；反之，斜率K值小，电机的机械特性硬。 在直流伺服系统中，总是希望电机的机械 特性硬一些，这样，当带动的负载变化时， 引起的电机转速变化小，有利于提高重流 电机的速度稳定性和工件的加工精度。 功 耗增大。 11 2、调节特性 直流电机在一定的电磁转矩M（或负载转矩） 下电机的稳态转速n随电枢的控制电压Ua变 化而变化的规律，被称为直流电机的调节 特性。 直流电机的调节特性曲线 12 斜率K反映了电机转速n随控制电压Ua的变 化而变化快慢的关系，其值大小与负载大 小无关，仅取决于电机本身的结构和技术 参数。 3.动态特性 从原来的稳定状态到新的稳定状态，存在 一个过

5、渡过程，这就是直流电机的动态特 性。 13 1.4直流伺服电动机的拖动直流伺服电动机的拖动 1.直流电动机的启动 电动机从静止状态过渡到稳速的过程叫启动 过程。电机的启动性能有以下几点要求： 1）启动时电磁转矩要大，以利于克服启动时 阻转矩。 2）启动时电枢电流要尽可能的小。 3）电动机有较小的转动惯量和在加速过程中 保持足够大的电磁转矩，以利于缩短启动时间。 直流电动机采用电枢回路串电阻或降压启动。 14 2.直流电动机的调速 由 可知直流电动机的调速可以有： 1）改变电枢电源电压 2）在电枢回路中串调节电阻 3）改变磁通，即改变励磁回路的调节电阻Rf 以改变励磁电流。 改变电动机的电压、磁

6、通、电枢回路总电阻时， 对应的机械特性为（如图） 15 3.改变直流电动机转向的方法 改变电动机的转向，就必须改变电磁转矩的 方向。根据左手定则可知，改变电磁转矩的 方向有两种方法： 1）改变磁通的方向 2）改变电流的方向 注意：磁通和电流的方向只能改变一个。 4.使用中必须注意的问题 1）启动时要使励磁磁通最大 2）切勿使励磁回路断开 16 1.5直流伺服电动机的应用案例直流伺服电动机的应用案例 直流电动机具有良好的起动性能和调速性 因此，广泛地用于驱动轧钢机、金属切削机 床、起重设备和电气机车中，它尤其适用于 高精度、高性能地电力拖动系统。下面以喷 绘机为例： 1.大幅面喷绘机的电机描述：

7、 墨泵电机：控制喷头散喷； 送布电机：形成自 动送布系统； 主轴电机：控制小车板的行程和 位置 17 18 2.喷绘机系统设计： 19 2.1运动控制系统：KONICA256控制系统，包 括伺服控制卡、喷头控制板、供墨系统板 2.2主轴系统：全数字直流伺服驱动器 （PH100DC），主轴电机（PM100DC- 100W）； 2.3送布系统：全数字直流伺服驱动器 （PH100DC），送布轴电机（PM100DC- 100W） 2.4喷头：KONICA256 20 21 3.运动控制板卡和打印软件： 3.1运动控制板卡 KONICA256控制系统，包括伺服控制卡、喷头 控制板、供墨系统板，主控板为U

8、SB接口。 3.2喷绘软件蒙泰喷绘软件 可接受PostScript文件、TIFF、JPG、EPS图形文 件；直接打印输出，速度快捷，自动大幅分 块输出。 3.3、送布电机和小车板电机 22 喷绘机中的电机从功能上分为3类：墨泵电机，送布 电机和小车板电机。 目前喷绘机的送布电机和小车板电机从电机类型上分 为步进电机和伺服电机，伺服电机又分为直流有刷电 机和交流无刷电机。 步进电机在低速时扭矩大，但步进电机的机构决定了 步进电机无法支持600RPM以上的速度，另外，由于步 进电机在停机时定位时的缺陷会造成走位误差，已经 无法满足现在喷绘机高速高效的要求。 23 由于伺服电机响应快，速度高，并且定位精度高 的特点，现在喷绘机普遍选用这一类电机作为送 布电机和小车板控制电机。届于成本的压力，目 前在中低速喷绘机上的主流电机为低压直流伺服 电机，配套的控制器分别有模拟