《机电一体化》课件 项目四 驱动装置的选用

驱动装置的选用——《机电一体化》驱动部件概述交、直流伺服电动机步进电动机、开关磁阻电机电动机的选型液压驱动部件CONTENT目录驱动部件的分类电气式电气式驱动装置将电能变成电磁力，并用该电磁力驱动机构运动。电气式驱动装置有直流伺服电机、交流伺服电机、步进电机以及电磁铁等。液压式液压式驱动装置先将电能变换为液压能，并用控制阀改变压力油的流向，从而使液压驱动装置驱动机构的运动。液压式驱动元件主要有往复运动油缸、回转油缸、液压马达等。气压式气压式驱动元件与液压式驱动元件的原理相同，只是将介质由油改为了气体而已。具有代表性的气压式驱动元件有气缸、气压马达等。不同驱动装置的特点表驱动装置的特点及优缺点直流伺服电动机直流伺服电动机的工作原理直流伺服电动机的结构他励直流伺服电动机的机械特性直流伺服电动机的调速直流伺服电机的调速主要采用调压调速。改变电枢电压，其机械特性曲线只是上下移动，电机的机械特性硬度不变，这就使得调速幅度较大，可均匀调节电枢电压，以得到平滑的无级调速。目前直流伺服电动机的控制电路较多采用晶闸管调速和脉宽调制（PWM）调速。无刷直流电动机把永磁直流电机的结构作调整，把永磁体安装在转子上，把电枢绕组安装在定子上，用逆变器和转子位置检测器组成的电子换向器取代有刷直流电动机的机械换向器和电刷，就得到了永磁无刷直流电动机。永磁无刷直流电动机一般由电动机本体、转子位置检测器、逆变器和控制电路四部分组成。笼型异步交流伺服电动机笼型异步交流伺服电动机的结构主要由定子和转子两大部分组成。定子由机座、装在机座内的圆筒形定子铁芯和定子绕组组成。转子一般为鼠笼型结构。由转轴、转子铁芯和转子绕组等组成。异步交流伺服电动机是两相异步电动机，它的定子上装有两个绕组，两绕组在空间互成，一个是励磁绕组，其两端施加励磁电压，另一个是控制绕组，其两端施加控制电压。励磁电压和控制电压频率相同，相位相差。当通电后，定子上的两绕组产生一个旋转磁场。在这个旋转磁场的作用下，转子便会转动起来。异步交流伺服电动机的工作原理通过改变控制电压的大小和相位就可以控制电动机的转速和转向。（1）当励磁电压恒定不变，控制电压的大小变化时，转子的转速会相应变化。控制电压大，转子转得快；控制电压小，转子转得慢。（2）当控制电压反相（相位改变）时，旋转磁场反转，从而转子也反转。（3）若控制电压变为零，则电动机立即停止转动。异步交流伺服电动机的控制同步交流伺服电动机同步交流伺服电动机的结构同步电动机的定子是由定子铁芯、定子绕组、机座和端盖等组成的。铁芯由硅钢片叠成，定子绕组是三相对称绕组。同步电机的转子由转子铁芯、转子绕组、集电环和电刷等组成。通过电刷和滑环给转子上的励磁绕组通入直流励磁电流，便可使转子产生固定极性的磁极。同步交流电动机的调速同步交流电动机的转速与电源频率保持严格同步关系，故电源频率一定时，转速不变，且与负载无关。同步交流电动机调速的主要方式是变频调速，按频率控制方式的不同分为：他控式变频调速和自控式变频调速。步进电动机步进电动机又称为脉冲电动机，是数字控制系统中的一种执行元件，可将电脉冲信号转换成直线位移或角位移。步进电动机按励磁方式的不同可分为反应式、永磁式和混合式三种。步进电动机的工作原理设启动时转子上的1、3齿在A相绕组极的附近，当第一个脉冲通入A相时，磁通企图沿着磁阻最小的路径闭合，在此磁场力的作用下，转子的1、3齿要和A磁级对齐，如图（a）所示。当下一个脉冲通入B相时，磁通同样要按磁阻最小的路径闭合，即2、4齿要和B磁级对齐，则转子就逆时针方向转动一步，如图（b）所示。当再下一个脉冲通入C相时，同理1、3齿要和C磁极对齐，也即转子再逆时针走一步，如图4﹣15（c）所示。依次不断地给A、B、C相通以脉冲，则步进电动机就一步一步地按逆时针方向旋转。步进电动机绕组的通断电次数和各相通电顺序决定了输出角位移和运动方向，控制脉冲分配频率可实现步进电动机的速度控制。这种使电动机绕组的通断电顺序按输入脉冲的控制而循环变化的过程称为环形脉冲分配。（1）计算机软件分配。（2）硬件环形分配。步进电动机的控制开关磁阻电机开关磁阻电机定子和转子均采用凸极结构。开关磁阻电机是基于磁阻最小原理（即磁通总是沿磁阻最小的路径闭合）的原理。当定、转子齿中心线不重合、磁阻不为最小时，磁场就会产生磁拉力，形成磁阻转矩，使转子转到磁阻最小的位置，即两轴线重合位置。当向定子各相绕组中依次通入电流时，电机转子将一步一步地沿着通电相序相反的方向转动，从而驱动转子旋转。电动机类型的选择主要性能参数的选择外部结构形式的选择电动机的选型在选择电动机时，在满足过载能力、启动能力、调速性能及运行状态等要求的前提下，优先选择结构简单、运行可靠、维护方便、价格便宜的电动机。主要从电动机的安装条件，工作环境等因素综合考虑来选择电动机的外部结构。确定额定功率时主要考虑两个因素：电动机的发热及升温和电动机的短时过载能力。额定电压的选择应综合考虑其额定功率和所在系统的配电电压及配电方式。额定转速的确定应综合考虑电动机和系统传动机构两个方面的。液压驱动部件液压动部件以流体为工作介质，将液压能转换为机械能，从而带动负载。液压驱动元件主要有液压缸和液压马达两大类。液压系统中用以控制流体压力、流量和方向的控制元件总称为液压控制阀（或简称液压阀、控制阀）。按照用途的不同，液压阀可分为三种：（1）方向控制阀。方向控制阀可分为单向阀和换向阀两大类。（2）压力控制阀。压力控制阀可分为溢流阀、顺序阀、减压阀和压力继电器。（3）流量控制