控制电机种类

控制电机的种类和特点控制电机的种类和特点：种类：伺服电机，步进电机，测速电机。特点：伺服电机是将电压信号转化为转矩和转速。当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降，体积小，重量轻，输出功率和转矩大，方便调试。步进电机是将脉冲信号转换为角位移或线位移。一是过载性好。其转速不受负载大小的影响，不像普通电机，当负载加大时就会出现速度下降的情况，所以步进电机使用在对速度和位置都有严格要求的场合；二是控制方便。步进电机是以“步”为单位旋转的，数字特征比较明显，这样就给计算机控制带来了很大的方便，反过来，计算机的出现也为步进电机开辟了更为广阔的使用市场；三是整机结构简单。传统的机械速度和位置控制结构比较复杂，调整困难，使用步进电机后，使得整机的结构变得简单和紧凑。测速电机是将转速转换成电压，并传递到输入端作为反馈信号。测速电机为一种辅助型电机，在普通直流电机的尾端安装测速电机，通过测速电机所产生的电压反馈给直流电源，来达到控制直流电机转速的目的！伺服电机：是在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机是可以连续旋转的电一机械转换器。作为液压阀控制器的伺服电机，属于功率很小的微特电机，以永磁式直流伺服电机和并激式直流伺服电机最为常用。伺服电机的种类与区别伺服电机的作用：伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确。伺服电机的分类：直流伺服电机和交流伺服电机。直流伺服电机的输出转速与输入电压成正比，并能实现正反向速度控制。具有起动转矩大，调速范围宽，机械特性和调节特性的线性度好，控制方便等优点，但换向电刷的磨损和易产生火花会影响其使用寿命。近年来出现的无刷直流伺服电机避免了电刷摩擦和换向干扰，因此灵敏度高，死区小，噪声低，寿命长，对周围电子设备干扰小。直流伺服电机的输出转速/输入电压的传递函数可近似视为一阶迟后环节，其机电时间常数一般大约在十几毫秒到几十毫秒之间。而某些低惯量直流伺服电机（如空心杯转子型、印刷绕组型、无槽型）的时间常数仅为几毫秒到二十毫秒。小功率规格的直流伺服电机的额定转速在3000r/min以上，甚至大于10000r/min。因此作为液压阀的控制器需配用高速比的减速器。而直流力矩伺服电机（即低速直流伺服电机）可在几十转/分的低速下，甚至在长期堵转的条件下工作，故可直接驱动被控件而不需减速直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。控制复杂，容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机免维护，效率很高，运行温度低，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。大惯量，最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。交流伺服电机的工作原理伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上有什么区别？交流伺服要好一些，因为是正弦波控制，转矩脉动小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比较简单，便宜。永磁交流伺服电动机20世纪80年代以来，随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术的发展，永磁交流伺服驱动技术有了突出的发展，各国著名电气厂商相继推出各自的交流伺服电动机和伺服驱动器系列产品并不断完善和更新。交流伺服系统巳成为当代高性能伺服系统的主要发展方向，使原来的直流伺服面临被淘汰的危机。90年代以后，世界各国巳经商品化了的交流伺服系统是采用全数字控制的正弦波电动机伺服驱动。交流伺服驱动装置在传动领域的发展日新月异。永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比较，主要优点有：⑴无电刷和换向器，因此工作可靠，对维护和保养要求低。⑵定子绕组散热比较方便。⑶惯量小，易于提高系统的快速性。⑷适应于高速大力矩工作状态。⑸同功率下有较小的体积和重量。1、什么是步进电机?步进电机的种类、结构及工作原理2009-2-5来源：阅读：3651次我要收藏步进式伺服驱动系统是典型的开环控制系统。在此系统中，执行元件是步进电机。它受驱动控制线路的控制，将代表进给脉冲的电平信号直接变换为具有一定方向、大小和速度的机械转角位移，并通过齿轮和丝杠带动工作台移动。由于该系统没有反馈检测环节，它的精度较差，速度也受到步进电机性能的限制。但它的结构和控制简单、容易调整，故在速度和精度要求不太高的场合具有一定的使用价值。步进电机的种类步进电机的分类方式很多，常见的分类方式有按产生力矩的原理、按输出力矩的大小以及按定子和转子的数量进行分类等。根据不同的分类方式，可将步进电机分为多种类型，如表5-1所示。表5-1步进电机的分类分类方式具体类型按力矩产生的原理（1） 反应式：转子无绕组，由被激磁的定子绕组产生反应力矩实现步进运行（2） 激磁式：定、转子均有激磁绕组（或转子用永久磁钢），由电磁力矩实现步进运行按输出力矩大小（1） 伺服式：输出力矩在百分之几之几至十分之几（N・m）只能驱动较小的负载，要与液压扭矩放大器配用，才能驱动机床工作台等较大的负载（2） 功率式：输出力矩在5-50N-m以上，可以直接驱动机床工作台等较大的负载按定子数（1）单定子式（2）双定子式（3）三定子式（4）多定子式径向分布式：电机各相按圆周依次排列按各相绕组分布轴向分布式：电机各相按轴向依次排列步进电机的结构目前，我国使用的步进电机多为反应式步进电机。在反应式步进电机中，有轴向分相和径向分相两种，如表5--1所述。图5--2是一典型的单定子、径向分相、反应式伺服步进电机的结构原理图。它与普通电机一样，分为定子和转子两部分，其中定子又分为定子铁心和定子绕组。定子铁心由电工钢片叠压而成，其形状如图中所示。定子绕组是绕置在定子铁心6个均匀分布的齿上的线圈，在直径方向上相对的两个齿上的线圈串联在一起，构成一相控制绕组。图5--2所示的步进电机可构成三相控制绕组，故也称三相步进电机。若任一相绕组通电，便形成一组定子磁极，其方向即图中所示的NS极。在定子的每个磁极上，即定子铁心上的每个齿上又开了5个小齿，齿槽等宽，齿间夹角为9°，转子上没有绕组，只有均匀分布的40个小齿，齿槽也是等宽的，齿间夹角也是9°，与磁极上的小齿一致。此外，三相定子磁极上的小齿在空间位置上依次错开1/3齿距，如图5--3所示。当A相磁极上的小齿与转子上的小齿对齐时，B相磁极上的齿刚好超前(或滞后)转子齿1/3齿距角，C相磁极齿超前(或滞后)转子齿2/3齿距角。图5-2单定子径向分相反应式伺服步进电机结构原理图图5-3步进电机的齿距图5--4是一个五定子、轴向分相、反应式伺服步进电机的结构原理图。从图中可以看出，步进电机的定子和转子在轴向分为五段，每一段都形成独立的一相定子铁心、定子绕组和转子，图5--5所示的是其中的一段。各段定子铁心形如内齿轮，由硅钢片叠成。转子形如外齿轮，也由硅钢片制成。各段定子上的齿在圆周方向均匀分布，彼此之间错开1/5齿距，其转子齿彼此不错位。当设置在定子铁心环形槽内的定子绕组通电时，形成一相环形绕组，构成图中所示的磁力线。除上面介绍的两种形式的反应式步进电机之外，常见的步进电机还有永磁式步进电机和永磁反应式步进电机，它们的结构虽不相同，但工作原理相同。步进电机的工作原理步进电机的工作原理实际上是电磁铁的作用原理。图5--6是一种最简单的反应式步进电机，下面以它为例来说明步进电机的工作原理。图5--6(a)中，当A相绕组通以直流电流时，根据电磁学原理，便会在AA方向上产生一磁场，在磁场电磁力的作用下，吸引转子，使转子的齿与定子AA磁极上的齿对齐。若A相断电，B相通电，这时新的磁场其电磁力又吸引转子的两极与BB磁极齿对齐，转子沿顺时针转过60°。通常，步进电机绕组的通断电状态每改变一次，其转子转过的角度a称为步距角。因此，图5--6(a)所示步进电机的步距角a等于60°。如果控制线路不停地按

A-B一C-A…的顺序控制步进电机绕组的通断电，步进电机的转子便不停地顺时针转动。若通电顺序改为A—C一B—A...，同理，步进电机的转子将逆时针不停地转动。端根磁路定于我子线圜机充端蒙图5-4五定子径向分相反应式伺服步进电机结构原理图

图5-5一段定子、转子及磁回路上面所述的这种通电方式称为三相三拍。还有一种三相六拍的通电方式，它的通电顺序是:顺时针为A一AB一B一BC一C一CA一A...；逆时针为A一AC一C一CB一B一BA一A...。若以三相六拍通电方式工作，当A相通电转为A和B同时通电时，转子的磁极将同时受到A相绕组产生的磁场和B相绕组产生的磁场的共同吸引，转子的磁极只好停在A和B两相磁极之间，这时它的步距角a等于30°。当由A和B两相同时通电转为B相通电时，转子磁极再沿顺时针旋转30°，与B相磁极对齐。其余依此类推。采用三相六拍通电方式，可使步距角a缩小一半。图5-6步进电机工作原理图图5--6(b)中的步进电机，定子仍是A,B,C三相，每相两极，但转子不是两个磁极而是四个。当A相通电时，是1和3极与A相的两极对齐，很明显，当A相断电、B相通电时，2和4极将与B相两极对齐。这样，在三相三拍的通电方式中，步距角a等于30°，在三相六拍通电方式中，步距角a则为15°。综上所述，可以得到如下结论：步进电机定子绕组的通电状态每改变一次，它的转子便转过一个确定的角度，即步进电机的步距角a；改变步进电机定子绕组的通电顺序，转子的旋转方向随之改变；步进电机定子绕组通电状态的改变速度越快，其转子旋转的速度越快，即通电状态的变化频率越高，转子的转速越高；步进电机步距角a与定子绕组的相数m、转子的齿数z、通电方式k有关，可用下式表示：a-360。/伽^七］式中m相m拍时，k=1；m相2m拍时，k=2；依此类推。对于图5--2所示的单定子、径向分相、反应式伺服步进电机，当它以三相三拍通电方式工作时，其步距角为a.=360°/(mz^)=360°/(^<4。xl)=『若按三相六拍通电方式工作，则步距角为a=3600/(mz^)=360°/(3x40x2)=1.5°步进电机的主要特性步距角。步进电机的步距角是反映步进电机定子绕组的通电状态每改变一次，转子转过的角度。它是决定步进伺服系统脉冲当量的重要参数。数控机床中常见的反应式步进电机的步距角一般为。步距角越小，数控机床的控制精度越高。矩角特性、最大静态转矩Mjmax和启动转矩Mq。矩角特性是步进电机的一个重要特性，它是指步进电机产生的静态转矩与失调角的变化规律。启动频率fq。空载时，步进电机由静止突然启动，并进入不丢步的正常运行所允许的最高频率，称为启动频率或突跳频率。若启动时频率大于突跳频率，步进电机就不能正常启动。空载启动时，步进电机定子绕组通电状态变化的频率不能高于该突跳频率。连续运行的最高工作频率fmax。步进电机连续运行时，它所能接受的，即保证不丢步运行的极限频率，称为最高工作频率。它是决定定子绕组通电状态最高变化频率的参数，它决定了步进电机的最高转速。⑸加减速特性。步进电机的加减速特性是描述步进电机由静止到工作频率和由工作频率到静止的加减速过程中，定子绕组通电状态的变化频率与时间的关系。当要求步进电机启动到大于突跳频率的工作频率时，变化速度必须逐渐上升；同样，从最高工作频率或高于突跳频率的工作频率停止时，变化速度必须逐渐下降。逐渐上升和下降的加速时间、减速时间不能过小，否则会出现失步或超步。我们用加速时间常数Ta和减速时间常数Td来描述步进电机的升速和降速特性，如图5-8所示。图5-8加减速特性曲线步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（即步进角）。您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。2、步进电机分类：步进电机分三种：永磁式（PM），反应式（VR）和混合式（HB）:永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度；反应式步进一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相、五相和三相：两相步进角一般为1.8度，这种步进电机的应用最为广泛.3、 如何确定步进电机驱动器的直流供电电源：电压的确定混合式步进电机驱动器的供电电源电压一般是一个较宽的范围（比如2M530的供电电压为24〜45VDC），电源电压通常根据电机的工作转速和响应要求来选择。如果电机工作转速较高或响应要求较快，那么电压取值也高，但注意电源电压的纹波不能超过驱动器的最大输入电压，否则可能损坏驱动器.电流的确定供电电源电流一般根据驱动器的输出相电流I来确定。如果采用线性电源，电源电流一般可取I的1.1〜1.3倍；如果采用开关电源，电源电流一般可取I的1.5〜2.0倍。4、 步进电机和交流伺服电机性能比较：步进电机是一种离散运动的装置，它和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似（脉冲串和方向信号），但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。二者的使用性能比较。4.1控制精度不同两相混合式步进电机步距角一般为1.8°，交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以信浓全数字式交流伺服电机为例，对于带标准2000线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360°/8000=0.045°。4.2低频特性不同步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关，一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能（FFT），可检测出机械的共振点，便于系统调整。4.3矩频特性不同步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，所以其最高工作转速一般在300〜600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为2000RPM或3000RPM）以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。4.4过载能力不同步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以信浓交流伺服系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的三倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力，在选型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电机，而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩，便出现了力矩浪费的现象。4.5运行性能不同步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度，应处理好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可*。4.6速度响应性能不同步进电机从静止加速到工作转速（一般为每分钟几百转）需要200〜400毫秒。交流伺服系统的加速性能较好，以信浓HOCC400W交流伺服电机为例，从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合。综上所述，交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以，在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素，选用适当的控电机。5、 步进电机的工作转速：具体参看各款电机矩频特性图，一般的，U3H系列空载可到3000转每分，U3系列输出额定转矩一般在600转每分以内，U2系列输出额定转矩一般在300转每分以内。6、 电机和驱动器的发热问题：电机可以承受的温度一般在100度以上，因此使用中烫手是很正常的。小驱动器带大电机，如2M530带86电机，要注意驱动器散热问题，最好低速、间歇工作。7、 驱动器故障：7.1电机相间短路，或长期过负荷运转，烧毁功率模块7.2输入控制信号电压偏高、反向，或高频脉冲突然停止，烧坏输入光耦7.3输入电源电压不稳定，或回生电流太大，烧毁主电源回路，因此，请注意加隔离变压器、滤波器、回生吸收电阻、电容等。步进电机术语及步进电机主要参数介绍步进电机术语*相数：产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。常用m表示。*步数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四步执行方式即AB-BC-*CD-DA-AB，四相八步执行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。*步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用e表示。B=360度（转子齿数J*执行步数）,以常规二、四相，转子齿为50齿电机为例。四步执行时步距角为e=360度/（50*4）=1.8度（俗称整步），八步执行时步距角为e=360度/（50*8）=0.9度（俗称半步）。*定位转矩：电机在不通电状态下，电机转子自身的锁定力矩（由磁场齿形的谐波以及机械误差造成的）。*静转矩：电机在额定静态电作用下，电机不作旋转运动时，电机转轴的锁定力矩。此力矩是衡量电机体积（几何尺寸）的标准，与驱动电压及驱动电源等无关。虽然静转矩与电磁激磁安匝数成正比，与定齿转子间的气隙有关，但过分采用减小气隙，增加激磁安匝来提高静力矩是不可取的，这样会造成电机的发热及机械噪音。步进电机的参数引入转矩（pull-intorque）引入转矩是指步进马达能够与输入讯号同步起动、停止时的最大力矩，因此在引入转矩以下的区域中马达可以随着输入讯号做同步起动、停止、以及正反转，而此区域就称作自起动区（start-stopregion）o最大自起动转矩（maximumstartingtorque）最大自起动转矩是指当起动脉波率低于10pps时，步进马达能够与输入讯号同步起动、停止的最大力矩。最大自起动频率是指马达在无负载（输出转矩为零）时最大的输入脉波率，此时马达可以瞬间停止、起动。脱出转矩（pull-outtorque）最大自起动频率（maximumstartingpulserate）脱出转矩是指步进马达能够与输入讯号同步运转，但无法瞬间起动、停止时的最大力矩，因此超过脱出转矩则马达无法运转，同时介于脱出转矩以下与引入转矩以上的区域则马达无法瞬间起动、停止，此区域称作扭转区域（slewregion），若欲在扭转区域中起动、停止则必须先将马达回复到自起动区，否则会有失步现象的发生。最大响应频率（maximumslewingpulserate）最大响应频率是指马达在无负载（输出转矩为零）时最大的输入脉波率，此时马达无法瞬间停止、起动。保持转矩（holdingtorque）保持转矩是指当线圈激磁的情况下，转子保持不动时，外界负载改变转子位置时所需施加的最大转矩。步进马达转矩与转速之关系为指数式反比，也就是当转速越大时转矩越小，相反的转速越小则转矩越大，这种现象是因为激磁线圈可以视为电感与电阻的串联电路，当激磁时线圈的电流与电阻、电感的关系如下式所示：：二？J勺r=4/其中时间常数 ‘虬由式(1)可知线圈之激磁电流是随时间而变，而输出转矩则与电流大小成正比，因此当转速慢时线圈电流有足够的时间达到最大值，因此输出转矩较大；相同的，当转速提高时激磁讯号变换快速，使得线圈电流减弱造成输出转矩下降。步进电机工作原理源程，特性及应用简介电工知识2010-01-2822:48:41阅读95评论0字号：大中小步进电机工作原理，原程，特性及应用简介步进电机工作过程脉冲信号的产生脉冲信号一般由CPU或单片机产生的，一般脉冲信号的比例为0.3-0.4左右，电机转速越高，比例则越大。微处理器以四相步进电机为例，四相电机工作方式有二种，四相四步为AB-BC-CD-DA；四相八步为AB-B-BC-C-CD-D-AB。功率放大功率放大是步进电机驱动系统最为重要的部分。步进电机在一定转速下的转矩取决于它的动态平均电流而非静态电流(而样本上的电流均为静态电流)。平均电流越大电机力矩越大，要达到平均电流大这就需要驱动系统尽量克服电机的反电势。因而不同的场合采取不同的驱动方式，到目前为止，驱动方式一般有以下几种：恒压、恒压串电阻、高低压驱动、恒流、细分数等。图6步进电机控制流程图步进电机的特性图6的步进电机控制流程图中，步进电机系由微电脑控制器所控制，当控制信号自微电脑输出后，随即由驱动器将信号放大，达到控制电机运转的目的，整个控制流程中并无利用到任何回馈信号，因此步进电机的控制模式为典型的闭回路控制(Closeloopcontrol)o闭回路控制的优点为控制系统简洁，无回馈信号因此不需传感器成本较低，不过正由于步进电机的控制为开路控制，因此若电机发生失步或失速的情况时，无法立即利用传感器将位置误差传回做修正补偿，要解决类似的问题只能从了解步进电机运转特性着手。所谓失速是指当电机转子的旋转速度无法跟上定子激磁速度时，造成电机转子停止转动。电机失速的现象各种电机都有发生的可能，在一般的电机应用上，发生失速时往往会造成绕组线圈烧毁的后果，不过步进电机发生失速时只会造成电机静止，线圈虽然仍在激磁中，但由于是脉冲信号，因此不会烧毁线圈。失速是指转子完全跟不上激磁速度而完全静止，失步的成因则是由于电机运转中瞬间提高转速时，因输出转矩与转速成反比，故转矩下降无法负荷外界负载，而造成小幅度的滑脱。失步的情况则只有步进电机会发生，要防止失步可以依照步进电机的转速一转矩曲线图调配电机的加速度控制程序。图7为步进电机之特性曲线，图中横坐标的速度是指每秒的脉冲数目(pulsespersecond)。与一般电机特性曲线最大的不同点是步进电机有两条特性曲线，同时步进电机可以正常操作的范围仅限于引入转矩之间。图7中所示之各个动态特性将分别叙述如下：图7步进电机特性曲线步进电机运转原理如图1为四相(实际为2相)式步进电机的基本构造图。中间转子由永久磁铁所构成，左边为N极，另一边为S极。定子有四组线圈，分别为L1、L2、L3及L4，各线圈的C端共接电源正极，另一端经由开关接在电源的负极，在看图8。当我们把开关S1按下，则线圈A通入电流，产生N极磁场，因为磁场同性相斥、异性相吸，使转子的S极被A极吸引过来。其次，放掉开关S1,并且立刻按下开关S2,则A极的磁场消失，B极产生磁场，把转子的S极吸引过来，转子随着顺时针方向90度。像这样依次让定子的四个极通入电流，就可以使转子不停的旋转。图8单极激磁等效驱动电路步进电机的应用由于步进电机所使用的驱动讯号为脉波讯号，因此以普通直流电源加在电机绕组时，电机是不会连续转动的。此外，步进电机的电源线最少有五条，其中一条为共接点，其余四条分别为A相、A+相、B相、B+四相的输入点，有些步进电机的电源线共有六条，其中两条为共接点，将A相、A+相，与B相、B+四相的输入点分成两组。要分辨何者为共接点，何者为输入点以及正、反转的激磁顺序，可以先用三用电表之奥姆档量测线圈之电阻值，理论上各相的电阻值应相等，找出共接点后再以低于额定电压电流之直流电源一一测试，便可找出步进电机正、反转的激磁顺序。步进电机和交流伺服电机性能比较:步进电机是一种离散运动的装置，它和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似（脉冲串和方向信号），但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。二者的使用性能比较。4.1控制精度不同两相混合式步进电机步距角一般为1.8°，交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以信浓全数字式交流伺服电机为例，对于带标准2000线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360°/8000=0.045°。4.2低频特性不同步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关，一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能（FFT），可检测出机械的共振点，便于系统调整。4.3矩频特性不同步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，所以其最高工作转速一般在300〜600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为2000RPM或3000RPM）以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。4.4过载能力不同步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以信浓交流伺服系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的三倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力，在选型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电机，而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩，便出现了力矩浪费的现象。4.5运行性能不同步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度，应处理好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可*。4.6速度响应性能不同步进电机从静止加速到工作转速（一般为每分钟几百转）需要200〜400毫秒。交流伺服系统的加速性能较好，以信浓HOCC400W交流伺服电机为例，从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合。综上所述，交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以，在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素，选用适当的控电机。测速发电机原理测速发电机的工作原理测速发电机的工作原理是将转速转变为电压信号，它运行可靠，但体积大，精度低，且由于测量值是模拟量，必须经过A/D转换后读入计算机。脉冲发生器的工作原理是按发电机转速高低，每转发出相应数目的脉冲信号。按要求选择或设计脉冲发生器，能够实现高性能检测。测速装置在机车控制系统中占有非常重要的地位，对侧速装置的要求是分辨能力强、高精度和尽可能短的检测时间。介绍了应用霍尔传感器通过测量磁场强度，来得到稳定的脉冲方波信号，实现机车转速的测量。霍尔传感器是利用霍尔效应实现磁电转换的一种传感器，它具有灵敏度高，线性度好，稳定性高、体积小和耐高温等特点，在机车控制系统中占有非常重要的地位。对测速装置的要求是分辨能力强、高精度和尽可能短的检测时间。发电机转速的检测方案可分成两类：用测速发电机检测或用脉冲发生器检测。所设计的基于霍尔元件的脉冲发生器要求成本低，构造简单，性能好。在机车电气系统中存在着较为恶劣的电磁环境，因此要求产品本身要具有较强的抗干扰能力。霍尔传感器的原理1.霍尔效应在一块半导体薄片上，其长度为1，宽度为b，厚度为d,当它被置于磁感应强度为B的磁场中，如果在它相对的两边通以控制电流I，且磁场方向与电流方向正交，则在半导体另外两边将产生一个大小与控制电流I和磁感应强度B乘积成正比的电势UH，即UH=KHIB，其中kH为霍尔元件的灵敏度。该电势称为霍尔电势，半导体薄片就是霍尔元件。2.工作原理霍尔开关集成电路中的信号放大器将霍尔元件产生的幅值随磁场强度变化的霍尔电压UH放大后再经信号变换器、驱动器进行整形、放大后输出幅值相等、频率变化的方波信号。侧量磁场及工作设置1.测量磁场使用霍尔器件检测磁场的方法极为简单，将霍尔器件作成各种形式的探头，放在被测磁场中，因霍尔器件只对垂直子霍尔片表面的磁感应强度敏感，磁力线必须和器件表面垂直，通电后即可由输出电压得到被测磁场的磁感应强度。若不垂直，则应求出其垂直分量来计算被测磁场的磁感应强度值。而且，因霍尔元件的尺寸极小，可以进行多点检测，由计算机进行数据处理，可以得到电场的分布状态，并可对狭缝、小孔中的磁场进行检测。2.工作磁体的设置用磁场作为被传感物体的运动和位置信息载体时，一般采用永久磁钢来产生工作磁场。在遮断方式中，工作磁体和霍尔器件以适当的间隙相对固定，用一软磁（例如软铁）翼片作为运动工作部件，当冀片进入间隙时，作用到霍尔器件上的磁力线被部分或全部遮断，以此来调节工作磁场。被传感的运动信息加在冀片上。这种方法的检测精度很高，在125°C的温度范围内，冀片的位置重复精度可达50|im。当两齿之间的空隙正对霍尔元件时，穿过霍尔元件的磁力线分散，磁场相对较弱；而当某一齿对准霍尔元件时，穿过霍尔元件的磁力线集中，磁场相对较强。齿轮转动时，使得穿过霍尔元件的磁力线密度发生变化，因而引起霍尔电压的变化，霍尔元件将输出一个mV级的准方波电压。此信号还需由电子电路转换成标准的脉冲电压，当外加磁场的S极接近霍尔电路外壳上打有标志的一面时，作用到霍尔电路上的磁场方向为正。也可将工作磁体固定在霍尔器件（外壳上没打标志的一面），让被检的铁磁物体（例如钢齿轮）从它们近旁通过，检测出物体上的特殊标志（如齿、凸缘、缺口等），得出物体的运动参数。在图2的霍尔效应速度传感器中，当测速的靶转到霍尔效应传感器的位置，即霍尔传感器位于靶及磁铁之间，霍尔效应传感器检测到靶感应的磁通量变化。霍尔效应传感器感测的是磁通量的大小。直流测速发电机的工作原理来源：机电在线发布时间：2010-1-1816:26:04直流测速发电机的工作原理在空载时，直流测速发电机的输出电压就是电枢感应电动势。显然输出电压与转速成正比。2.误差分析直流测速发电机的输出电压与转速要严格保持正比关系在实际中是难以做到的，其实际的输出特性为图中实线，造成这种非线性误差的原因主要有以下三个方面：（1） 电枢反应直流测速发电机负载时电枢电流会产生电枢反应，电枢反应的去磁作用使气隙磁通中0减小，使输出电压减小。从输出特性看，斜率将减小，而且电枢电流越大，电枢反应的去磁作用越显着，输出特性斜率减小越明显，输出特性直线变为曲线。（2） 温度的影响假如直流测速发电机长期使用，其励磁绕组会发热，其绕组阻值随温度的升高而增大，励磁电流因此而减小，从而引起气隙磁通减小，输出电压减小，特性斜率减小。温度升得越高，斜率减小越明显，使特性向下弯曲。可在励磁回路中串接一个阻值较大而温度系数较小的锰铜或康铜电阻，以减小由于温度的变化而引起的电阻变化，从而减小因温度而产生的线性误差。（3）接触电阻假如电枢电路总电阻包括电刷与换向器的接触电阻，那么输出电压受接触电阻压降影响总是随负载电流变化而变化，当输入的转速较低时，接触电阻较大，使此时本来就不大的输出电压变得更小，造成的线性误差很大；当电流较大的，接触电阻较小而且基本上趋于稳定的数值，线性误差相对而言小得多。另外，直流测速发电机输出的是一个脉动电压，其交变分量对速度反馈控制系统、高精度的解算装置有较明显的影响。交流测速发电机交流测速发电机分为同步测速发电机和异步测速发电机。在实际应用中异步测速发电机使用较广泛。1.交流异步测速发电机工作原理交流异步测速发电机与交流伺服电动机的结构相似，其转子结构有笼型的，也有杯型的，在自动控制系统中多用空心杯转子异步测速发电机。空心杯转子异步测速发电机定子上有两个在空间上互差90?电角度的绕组，一为励磁绕组，另一为输出绕组。空心杯转子异步测速发电机原理当定子励磁绕组外接频率为f的恒压交流电源u，励磁绕组中有电流i流过，在直轴（即轴）上产生以频率f脉振的磁通。在转子不动时，脉振磁通在空心杯转子中感应出变压器电势（空心杯转子可以看成有无数根导条的笼式转子，相当于变压器短路时的二次绕组，而励磁绕组相当于变压器的一次绕组），产生的磁场与励磁电源同频率的脉振磁场，在转子转动时，转子切割直轴磁通，在杯型转子中感应产生旋转电势，其大小正比于转子转速，并以励磁磁场的脉振频率交变，又因空心杯转子相当于短路绕组，故旋转电势在杯型转子中产生交流短路电流，若忽视杯型转子的漏抗的影响，那么此短路电流所产生的脉振磁通在空间位置上与输出绕组的轴线一致，因此转子脉振磁场与输出绕组相交链而产生感应电势。输出绕组感应产生的电势实际就是交流异步测速发电机输出的空载电压，其大小正比于转速，其频率为励磁电源的频率。2、误差分析交流异步测速发电机的误差主要有三种：非线性误差、剩余电压和相位误差。测速发电机网址：/view/b24d80114431b90d6c85c752.html伺服电机的分类、特点和用途频道：电机 发布时间：2008-08-05分类结构特点性能特点使用范围代号电气原理图交流伺服电动机/鼠笼型转子为鼠笼结构具有体积小、工作可靠等优点，低速运转时不够平滑小功率自动控制系统中SL交流伺服电动机/齿轮减速鼠笼型转子为鼠笼结构，带有齿轮减速器与鼠笼型相同，可直接与负载相连接小功率自动控制系统中SL-J

交流伺服电动机/非磁性杯型用非磁性金属铝、紫铜等制成杯形转子，杯的内外由内、夕卜定子构成磁路转子惯量小；运转平滑，无抖动现象；励磁电流和体积较大要求运行平滑的系统，如积分电路等SKO交流伺服电动机/带有定位装置鼠笼型转子为鼠笼结构，带有定位装置仅能单方向旋转SL-D直流伺服电动机/有槽电枢（电磁或永磁）同一般直流电动机的结构相似，但电枢铁心长度与直径之比值大，气隙较小有下降的机械特性和线性的调节特性，响应快一般直流伺服系统SY直流伺服电动机/无槽电枢（电磁式或水磁）电枢铁心为光滑的圆柱体，电枢绕组用耐热环氧树脂固定在铁心表面，气隙大除具有一般直流伺服电动机的特性外，其转动惯量小，机电时间常数小，换向良好用在需快速动作，功率较大的伺服系统SY直流伺服电动机/齿轮减速永磁式带有齿轮减速器可直接与负载连接用在需快速动作，功率较大的伺服系统SY-J

电枢绕组用环氧直流伺树脂浇注时间常服电动机/成杯形，数小，换用在需要空心杯形空心杯电向好，低快速动作的SYK电枢（永磁枢内外两速运转平伺服系统式）侧均有铁心构成磁路滑1 1直流伺服电动机/永磁式直可动部分为动作直线作直线运动的控制电SZX线伺服电动机圈，亦称音圈电机运动机1 1磁极轴向安装，具有扇形面的极靴。电枢为圆盘绝缘薄板，电机转上面印制矩平滑，裸露的绕无齿槽效直流伺服电动机/印刷绕组电枢（永磁式）组，电枢没有铁心，定子采用铝镍钻磁钢或应，火花小，脉冲转矩大，散热性能好，机电用于低速和起动反转频繁的系统SN铁氧体磁时间常数钢，一般小，低速不另设换运转性能向器，而由电刷与电枢绕组表面一层的直线部分直接滑动接触好

直流伺服电动机/无刷电枢(永磁式)没有机械换向器和电刷，它以电子换向装置代替一般直流电动机的机械换向装置。它由电动机本体、位置传感器及电子换向开关电路三个基本部分组成调速性能平稳范围宽，噪音低，可靠性高，寿命长，无换向火花，对无线电无干扰适用于宇宙飞船，人造卫星，低噪音摄影机，精密仪器仪表的驱动装置等自整角机(selsyn)在无机械联接的转角信号传递系统或电信号传递系统中，传递角度或信号的电感式角度传感元件。最早应用的一种微特电机。自整角机工作原理与绕线式感应电机相似，当转子位置改变时，绕组间电磁耦合发生变化，感应出电信号或输出电流，从而产生电磁转矩，以保证传递系统自同步地传递角度或信号。医姓力蛆六§11商机工作棒1田自整角机工作原理及其理论研究自整角机工作原理在结构上分为接触式和无接触式。典型的接触式结构主要由定子、转子和集电装置（集电环和电刷）3部分组成。’定子铁心由均匀分布槽的冲片叠成，槽内一般嵌有三相对称Y联接的绕组；转子铁心是由凸极式或均匀分布槽的冲片叠成，一般放置单相绕组。无接触式自整角机工作原理有几种形式，一种是采用环形变压器；另一种采用轴向磁路和径向磁路组合而成的B3H式（由原全苏电工研究院发明）。此外还有其他形式。无接触式工作可靠，寿命长，但结构复杂，体积及功耗都大。自整角机工作原理在军用及民用产品中得到广泛应用，如自动火炮、雷达天线的方位角、俯仰角的控制和指示，飞机、舰船平台控制和指示，船用传令钟，轧钢机轧辊的间隙控制，核反应堆的控制棒指示器及同步摄影等的同步传递系统。电机减速箱工作原理及结构分析。行星式电机减速箱，它安置在搅拌机顶部，电机减速箱设有一台以上，以行星形式布设在搅拌机顶部圆径范围内，电机减速箱的回转机构与搅拌臂相连接，一组以上搅拌臂连同搅拌铲装设在搅拌腔内。。1控制式自整角机的工作原理控制式自整角机的工作原理可以由左图来说明。图中由结构、参数均相同的两台自整角机构成自整角机组。一台用来发送转角信号，它的励磁绕组接到单相交流电源上，称为自整角发送机，用ZKF表示。另一台用来接收转角信号并将转角信号转换成励磁绕组中的感应电动势输出，称之为自整角接收机，用ZKJ表示。两台自整角机定子中的整步绕组均接成星形，三对相序相同的相绕组分别接成回路图7-31控制式自整角机工作原理图在自整角发送机的励磁绕组中通入单相交流电流时，两台自整角机的气隙中都将产生脉振磁场，其大小随

时间按余弦规律变化。脉振磁场使自整角发送机整步绕组的各相绕组生成时间上同相位的感应电动势，电

动势的大小取决于整步绕组中各相绕组的轴线与励磁绕组轴线之间的相对