直流伺服电机结构,原理及特性介绍
直流伺服电机结构,原理及特性介绍



直流伺服电机及工作特性
常用的直流电动机有：
永磁式直流电机（有槽、无槽、杯型、印刷绕组）
励磁式直流电机
混合式直流电机
无刷直流电机
直流力矩电机
直流进给伺服系统： 永磁式直流电机类型中的有槽电枢永磁直流电机（普通型）；
直流主轴伺服系统：励磁式直流电机类型中的他激直流电机。

1．直流伺服电机的结构


2. 一般直流电机的工作特性
⑴ 静态特性
电磁转矩由下式表示:
（6.1）
KT —转矩常数； Φ—磁场磁通；Ia —电枢电流；TM —电磁转矩。
电枢回路的电压平衡方程式为:
（6.2）
Ua─ 电枢上的外加电压；Ra─ 电枢电阻；Ea─ 电枢反电势。
电枢反电势与转速之间有以下关系：
（6.3）
Ke─电势常数；ω─电机转速（角速度）。
根据以上各式可以求得：

（6.4）
当负载转矩为零时：
理想空载转速 （6.5）
当转速为零时：
启动转矩 （6.6）
当电机带动某一负载TL时
电机转速与理想空载转速的差 （6.7）


⑵ 动态特性
直流电机的动态力矩平衡方程式为
（6.8）

式中 TM ─电机电磁转矩；
TL ─ 折算到电机轴上的负载转矩；
ω ─ 电机转子角速度；
J ─ 电机转子上总转动惯量；
t ─时间自变量。


3．永磁直流伺服电机的工作特性
(1) 永磁直流伺服电机的性能特点
1) 低转速大惯量
2) 转矩大
3) 起动力矩大
4) 调速泛围大，低速运行平稳，力矩波动小
(2) 永磁直流伺服电机性能用特性曲线和数据表描述
1) 转矩-速度特性曲线（工作曲线）
2) 负载-工作周期曲线过载倍数Tmd，负载工作周期比 d。
3) 数据表：N、T、时间常数、转动惯量等等。



1﹒改变电枢电路外串电阻R

特点：
（1） 成本低，易于实现有级调速
（2） 机械特性较软，电阻愈大则特性愈软，稳定度愈低；
（3） 在空载或轻载时，调速范围不大；实现无级调速困难；
（4） 在调速电阻上消耗大量电能等。
（5） 目前已很少采用，仅在有些起重机、卷扬机等低速运转时间不长的传动系统中采用。
2﹒改变电动机电枢供电电压U

特点：
（1）当电源电压连续变化时，转速可以平滑无级调节，一般只能在额定转速以下调节；
（2）调速特性与固有特性互相平行，机械特性硬度不变，调速的稳定度较高，调速范围较大。
（3）调速时，因电枢电流与电压U无关，且TL＝常数，电动机属恒转矩调速，适合于对恒转矩型负载进行调速；
（4）可以靠调节电枢电压来启动电机、而不用其他启动设备。
3 ﹒改变电动机主磁通Φ

（1）可以平滑无级调速，但只能在额定转速以上调节；
（2）调速待性较软，调速范围不大
（3）属恒功率调速
（4）基于弱磁调速范围不大、它往往是和调压调速配合使用。即在额定转速以下，用降压调速，而在额定转速以上，则用弱磁调速。