伺服电动机基础知识
伺服电动机基础知识

1 . 1 伺服电动机

自动控制系统及其它伺服装置中用的小型电动机。按照输人信号进行起动、停止、正转和反转等等过渡性动作，操作和驱动机械负荷。

1.2 直流伺服电动机

直流伺服电动机的原理和一般的直流电动机相同，作为伺服电动机来考虑，有以下几点：

( l ）与直径相比，电枢较长；

( 2 ）为了减少不规则转矩的出现，电枢作成斜槽的；

( 3 ）为了防止涡流，励磁铁芯和磁扼都是硅钢片叠压成的。

伺服电动机的种类（代表性的）

1 . 3 交流伺服电动机

常用的两相伺服电动机和感应电动机原理相同。

和直流伺服电动机一样，电枢细长, 转子作成斜槽。频率为50Hz , 6OHz , 400H，功率多在 10w 以下。



1.4 用途

工业用机器人、机床、办公设备、各种测量仪器、计算机关联设备（打印机、绘图仪、磁带卷取装置）

2.1 微型电动机

微型电动机是超小型电动机的总称。袖珍电动机或电唱机用的唱机电机输人功率在 3W 以下，最大尺寸在50mm以内。

近年来，随着工业技术的发展，要求各种设备小型轻量化，微型电动机用于这一目的的需求有日益增长的倾向。

2 微型电动机

2.2 微型电动机的种类

直流用

l）直流微型电动机

2）直流无刷电动机

交流用

( l ）单相罩极式感应电动机

( 2 ）电容运行电动机

( 3 ）单相磁滞电动机

2.3 直流微型电动机

原理与直流电动机相同，励磁磁极使用永久磁铁。电枢铁芯用波莫合金或纯铁片叠成，磁极数为 2 ，使用电压多为 1.5-4.OV.无刷电动机电压为直流，原理与同步电动机接近。

交流微型电动机

2.4 交流微型电动机

磁滞电动机是同步电动机的一种，定子旋转磁场使转子滞后磁化。转子就由旋转磁场牵着旋转。

3 脉冲电动机（步进电动机）

脉冲电动机原理图（磁阻式）

脉冲电动机原理图(永磁式)

8 , 3 . 1 脉冲电动机是由脉冲信号驱动的电动机

给这种特殊电动机的定子绕组施加直流电源，它产生的电磁力吸引转子并使其旋转。通过顺序切换输人电流的定子绕组，转子每次转一个角度。或根据正比于脉冲数的角度转动，或根据正比于脉冲频率的速度旋转。这也称为步进电动机。



3.2 脉冲电动机的种类

( l ）可变磁阻式用电磁软钢等材料作成齿轮形的转子，被定子绕组的电磁力吸引而旋转。[VR式]

( 2 ）永磁式转子使用永久磁铁，定子绕组的电磁力吸引转子旋转。 【 PM 式］

( 3 ）复合式 VR 式和 PM 式复合。

3.3 脉冲电动机的驱动

为了顺序切换施于各相的电源，需要有开关电路，包括：

信号电路 ― 脉冲振荡、停止，频率变换，反转信号发生。

逻辑电路 ― 施于各相绕组的信号分配。

放大电路 ― 将电流放大到电动机可以旋转。

3 . 4 用途

打印机进纸和托架移动，软盘移动，卡片机卡片移动，磁带记录仪磁带移动，复印机纸数控制，绘画机的 X 、 Y 轴驱动，机床的 X 、 Y 轴驱动等等。

4 直流电动机的控制电路

4 . 1 直流电动机的转速容易随转矩改变

直流电动机具有根据负荷大小改变转速的性能。

直流电动机控制是将容易变化的转速保持为某一给定的目标值。为了使转速保持不变，就要检测转速，并与目标值比较，转速低时则提高电源电压使转速上升，以闭环的形式控制。

直流电机PLL控制原理及波形

4 . 2 关于直流电动机的控制

( 1 ）位置控制和速度控制在某一转数时使电机停止，例如用于自动聚焦照相机透镜止于某一适当位置的控制方法。

( 2 ) PLL 控制（Phase Locked Loop ）这也叫锁相环路控制。这是磁带记录仪和磁带录音机用的控制方法。从晶体振荡器发出的脉冲和与电动机测量元件渊出的转速所对应的脉冲，用相位器比较。将相位差值变换为直流电压输出。用这一控制方法可进行极为精密的转速控制。

( 3 ）微机控制

微机控制的优点是能进行更为复杂的控制。

CPU 是微计算机心脏的中央处理器，它进行演算控制。 RAM 为随机存取存储器， ROM 为只读存储器，IO控制为控制愉人输出信号部分，接口为微机和外部各种装置间的缓冲交接部分。