【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 圍。功 率范圍幾百瓦至幾十千瓦。 nMU 1U 2U 3M R磁場(chǎng)控制 分電樞電壓保持不變和電樞電流保持不變兩種。 電樞電壓為常值，功率在幾百瓦電機(jī)，具有弱磁 升 速特性。在 幾十瓦以內(nèi)，且負(fù)載力矩 MR較大，負(fù)載特性處于機(jī)械特性匯交點(diǎn) 的右邊，可以實(shí)現(xiàn)弱磁 降 速，激磁電流 IR近似與轉(zhuǎn)速成正比，可 用于可逆連續(xù)調(diào)速場(chǎng)合。調(diào)速范圍和調(diào)節(jié)特性的線性度均遠(yuǎn)不如 電樞控制。 電樞電流保持不變的磁場(chǎng)控制，只能用于幾瓦至十幾瓦的小功 率電機(jī)，只有加較深的速度負(fù)反饋系統(tǒng)才可獲得穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速。在 只有輸出力矩 (轉(zhuǎn)速可以為零 )的場(chǎng)合比較適用 。 nMnMM R M R1?1?2?2?3?1 2 3? ? ?? 直流他激伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩 —慣量比是很小的，已不能適應(yīng)現(xiàn)代伺服控制技術(shù)要求 . ? 兩種高性能的小慣量高速直流伺服電動(dòng)機(jī) (1)小慣量無(wú)槽電樞直流伺服電動(dòng)機(jī) 無(wú)槽電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)又稱表面繞組電樞直流伺服電動(dòng) 機(jī)。結(jié)構(gòu)不同之處在于電樞的鐵心表面無(wú)槽，電樞繞組與鐵心成 為一個(gè)堅(jiān)實(shí)的整體，電樞繞組均勻分布在鐵心表面上，大大縮小 了電樞直徑，減小了轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 換向性能改善，過(guò)載能力 加強(qiáng)。改善低速平穩(wěn)性、擴(kuò)大了調(diào)速范圍。 具有以下優(yōu)點(diǎn)： 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，普通電機(jī) 1/10，電磁時(shí)間常數(shù)小，反應(yīng)快 轉(zhuǎn)矩 —慣量比大，過(guò)載能力強(qiáng)，最大轉(zhuǎn)矩比額定轉(zhuǎn)矩大 10倍 低速性能好，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小，線性度好，摩擦小，調(diào)整范圍可達(dá) 數(shù)千比一。 具有以下缺點(diǎn)： 轉(zhuǎn)速高，作為伺服系統(tǒng)的執(zhí)行電動(dòng)機(jī)仍需減速器 氣隙大，安匝數(shù)多，效率低。慣量小、熱容量較小，過(guò)載 時(shí)間不能太長(zhǎng)。 由于電機(jī)本身轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可能要占系統(tǒng)總 慣量中較大成份。負(fù)載轉(zhuǎn)慣量發(fā)生變化時(shí)，影響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性 能。慣量匹配問(wèn)題。 無(wú)槽電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)是一種大功率直流伺服電動(dòng) 機(jī)，主要用于需要快速動(dòng)作，功率較大的伺服系統(tǒng)中， 如雷達(dá)天線的驅(qū)動(dòng)、自行火炮、導(dǎo)彈發(fā)射架驅(qū)動(dòng)、計(jì)算 (2)空心杯電樞直流伺服電動(dòng)機(jī) 空心杯電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)是一種轉(zhuǎn)動(dòng)慣量更小的直流伺服電 動(dòng)機(jī)，為“超低慣量伺服電動(dòng)機(jī)”。 ? 低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，起動(dòng)時(shí)間常數(shù)可達(dá) 1ms以下。轉(zhuǎn)矩 —轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比很大，角加速度可達(dá) 106rad/s↑2 ? 靈敏度高，快速性好，速度調(diào)節(jié)方便，始動(dòng)電壓在 100mV以下 ? 損耗小、效率高。效率可達(dá) 80% ? 繞組均勻分布，無(wú)齒槽效應(yīng)，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小，低速平穩(wěn)，噪聲小 ? 繞組的散然條件好，其電流密度可取到 30A/mm↑ ? 空心杯形電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)輸出功率從零點(diǎn)幾瓦到幾千瓦， 多用于高精度的伺服系統(tǒng)及測(cè)量裝置等設(shè)備中，如電視攝像機(jī)、 各種錄單機(jī)、 XY函數(shù)記錄儀、數(shù)控機(jī)床等機(jī)電一化設(shè)備中。 低速大扭矩寬調(diào)速電動(dòng)機(jī)是在過(guò)去軍用低速力矩電動(dòng)機(jī)經(jīng)驗(yàn)的 基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型電動(dòng)機(jī)。相對(duì)于前面的小慣量電動(dòng)機(jī) ? 高轉(zhuǎn)矩 —轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比，從而提供了極高的加速度和快速響應(yīng) ? 高熱容量，使電機(jī)在自然冷卻全封閉條件下，仍能長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載 ? 電機(jī)具有高轉(zhuǎn)矩和低速特性使得它可與對(duì)象直接耦合 ? ? 電動(dòng)機(jī)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，保證有長(zhǎng)的壽命和高的可靠性。 ? 采用能承受重載荷的軸和軸承，使得電動(dòng)機(jī)在加、減速和低速 ? 電動(dòng)機(jī)內(nèi)安裝有高精度和高可靠性的反饋元件 ——脈沖編碼器 ? 兩相異步電動(dòng)機(jī)在幾十瓦以內(nèi)的小功率隨動(dòng)系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用?？刂品绞椒址悼刂坪拖辔豢刂啤? ? 兩相異步電動(dòng)機(jī)具有較寬的調(diào)速范圍，本身摩擦力矩小，比較靈敏。具有杯型轉(zhuǎn)子的兩相異步機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，因而快速響應(yīng)特性好，常見(jiàn)于儀表隨動(dòng)系統(tǒng)中。 ? 三相異步電動(dòng)機(jī)控制方式有多種，如變頻調(diào)速、變電壓調(diào)速、串級(jí)調(diào)速、脈沖調(diào)速等。變頻調(diào)速可獲得比較平直的機(jī)械特性，調(diào)速范圍比較寬但控制線路復(fù)雜。該調(diào)速方法目前已得到廣泛應(yīng)用。工業(yè)中傳統(tǒng)使用的是利用可控硅實(shí)現(xiàn)變壓調(diào)速和串級(jí)調(diào)速，它只適用于線繞式轉(zhuǎn)子的異步電動(dòng)機(jī)。變壓調(diào)速和串級(jí)調(diào)速均在單向調(diào)速時(shí)采用，低速性能差且調(diào)速范圍 ? 與同功率的直流電機(jī)相比，三相異步電機(jī)的體積小、重量輕、價(jià)格便宜、維護(hù)簡(jiǎn)單。 (亦稱轉(zhuǎn)差離合器 ) 滑差電機(jī)的主動(dòng)部分由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)作單向等速運(yùn)轉(zhuǎn)，用直流控制它的激磁，激磁電流大小可調(diào)節(jié)其從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)速，從動(dòng)部分帶動(dòng)負(fù)載追隨主動(dòng)部分，故只能單方向調(diào)速。其機(jī)械特性較 6. 按激磁方式分永磁式、感應(yīng)式和反應(yīng)式。其中反應(yīng)式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，用得較為普遍。目前工業(yè)上多用于小功率場(chǎng)合，步進(jìn)電機(jī)特別 力矩電機(jī)分直流和交流兩種。它在原理上與他激直流電機(jī)和兩相異步電機(jī)一樣，只是在結(jié)構(gòu)和性能上有所不同，比較適合于低速調(diào)速系統(tǒng)，甚至可長(zhǎng)期工作于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)只輸出力矩，因此 直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性的線性度好，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 矩大 (力矩電機(jī) )，控制方法簡(jiǎn)單，其缺點(diǎn)是有換向器和電刷。 兩相伺服電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有換向器和電刷，缺點(diǎn)是機(jī)械特性 和調(diào)節(jié)特性具有嚴(yán)重的非線性，轉(zhuǎn)矩小，效率低。 兩者的結(jié)合，在現(xiàn)今已得以實(shí)現(xiàn)。 這種電動(dòng)機(jī)用電子換向開(kāi)關(guān)電路和位置傳感器代替電刷和換向 器，這使直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)既具有直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，調(diào)節(jié)特 性，又具有交流電動(dòng)機(jī)的維護(hù)方便，運(yùn)行可靠、沒(méi)有電磁干擾等 優(yōu)點(diǎn)。 缺點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，包括電子換向器在內(nèi)的體積較大，轉(zhuǎn) 矩波動(dòng)大，低速時(shí)轉(zhuǎn)速的均勻性差?？刂朴脽o(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)包括 無(wú)刷直流伺服電動(dòng)機(jī)和無(wú)刷直流力矩電動(dòng)機(jī)。 二、伺服電動(dòng)機(jī)的選擇 基本依據(jù) （ 1）典型負(fù)載 干摩擦力矩 Mc= Mc signΩ (Nm) 慣性力矩 ML=Jε =J(dΩ /dt) (Nm) 粘性摩擦力矩 M Ω= 2N Ω (Nm) 重力力矩 M G = GL (Nm) 彈性力矩 M K = Kθ (Nm) 風(fēng)阻力矩 Mf = f (Nm) （ 2）描述與定量分析 典型負(fù)載與其運(yùn)動(dòng)參數(shù)（ Ω ε θ ）有關(guān)，若對(duì)象運(yùn)動(dòng)有規(guī) 律，則可用簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)形式來(lái)描述； 多數(shù)被控對(duì)象的運(yùn)動(dòng)形態(tài)是隨記得，工程采用近似方法，選 取有代表性的工況作定量分析； 2?? 長(zhǎng)期運(yùn)行電機(jī)發(fā)熱狀態(tài) ? 短時(shí)超載 ? 系統(tǒng)極限運(yùn)動(dòng)的承載能力 ? 根據(jù)動(dòng)態(tài)性能要求檢驗(yàn)電機(jī)的響應(yīng)能力 被控對(duì)象運(yùn)動(dòng)與電機(jī)運(yùn)動(dòng)是同時(shí)進(jìn)行的，既要克服對(duì)象的負(fù) 載，也要克服電機(jī)自身的負(fù)載。 （ 3）銘牌定量計(jì)算方法 產(chǎn)品單位要用國(guó)際單位統(tǒng)一。 a)力矩電機(jī) 產(chǎn)品參數(shù)，以 LY系列永磁力矩電機(jī)目錄為例 輸出參數(shù)： 峰值堵轉(zhuǎn)力矩 Mmbl、最大空載轉(zhuǎn)速 nm0(對(duì)應(yīng) Um的實(shí) 際空載轉(zhuǎn)速 )、連續(xù)堵轉(zhuǎn)力矩 Mcbl； 輸入?yún)?shù)： 峰值堵轉(zhuǎn)電流 Imbl、峰值堵轉(zhuǎn)電壓 Um、連續(xù)堵轉(zhuǎn)電流 Icbl和電壓 Uc； 電機(jī)參數(shù)： 電勢(shì)系數(shù) Ce、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jr、電磁時(shí)間常數(shù) Ti ? 計(jì)算公式 0000()miem blr c i mimam bleemeUnCMM n nnURIKCKK??????理 想 空 載 轉(zhuǎn) 速自 摩 擦 轉(zhuǎn) 矩電 樞 電 阻電 機(jī) 反 電 勢(shì) 常 數(shù)電 磁 轉(zhuǎn) 矩 常 數(shù)nM0inm b lMc b lM0n ? mUcU b)直流伺服電機(jī) 輸出參數(shù)： 額定轉(zhuǎn)矩 MR、額定轉(zhuǎn)速 nR、額定功率 PR； 輸入?yún)?shù)： 電樞電流 IR、電樞電壓 UR、激磁電流 If和電壓 Uf； 電機(jī)參數(shù)： 電樞轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jr、或轉(zhuǎn)子飛輪轉(zhuǎn)矩 計(jì)算公式 2GD22:2 2: 5 ( ) 54RR R RaRapp R RR R aeRmeRRRRRrrc m R RU I PRIULnn n IU I RKnKKPPMnGDJM K I M????????????電 樞 電 阻電 樞 電 感 ， 極 對(duì) 數(shù)電 勢(shì) 常 數(shù) ：電 磁 轉(zhuǎn) 矩 常 數(shù)額 定 轉(zhuǎn) 矩 ：轉(zhuǎn) 動(dòng) 慣 量 :自 身 摩 擦 力 矩 ： c)兩相異步電機(jī) 輸出參數(shù)： 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 Mbl、空載轉(zhuǎn)速 n0、額定輸出功率 PR； 輸入?yún)?shù)： 頻率 f、 堵轉(zhuǎn)電流 Ibl、 額定控制電壓 UR、 激磁電壓 Uf、 每相輸入功率 P； 電機(jī)參數(shù)： 電機(jī)時(shí)間常數(shù) Tm、極對(duì)數(shù) 計(jì)算公式 2001()2( / m i n)( , / )R blRRRm blrM M N mPnrMTMJ k g m n r ad sn???? 單 位 單軸傳動(dòng)執(zhí)行電機(jī)選擇 電機(jī)與負(fù)載直接對(duì)接（無(wú)減速器） 例 1： 探測(cè)器方位角跟蹤系統(tǒng) 22l im2112 0 /12 0 /20 0 /200. 1 4. 44t 0. 5 ,mmmcssseM N m J K g ms????????? ? ? ??s最 大 跟 蹤 角 速 度 :最 大 跟 蹤 角 加 速 度 ：最 大 角 加 速 度 ：最 大 跟 蹤 角 差 ：探 測(cè) 器 負(fù) 載 干 摩 擦 ： ，零 初 始 狀 態(tài) 下 ， 1(t) 作 用 ， 要 求 選 電 機(jī) 。222120 / 120 /3602120 / 120 /360mms rad ss rad s???? ? ? ?? ? ?解 : （ 1 ） 換 算 單 位22l im220 0 / 20 0 3. 5 /36020 220 ( ) 0. 00 5860 36 0ms rad se rad???? ? ??? ? ? 0( 2) 20 / m i n,250 55 ,200 200 4880 / m i n /130 130 / ( / m i n)360m blm bl mmc blm bl crrLYM k g c m N mI A U Vn r rad sM k g c m N mI A U VVrJg? ? ? ? ? ? ?????? ? ? ? ? ? ??????e選 電 機(jī) 低 速 力 矩 電 機(jī) ， 直 接 對(duì) 接選 其 參 數(shù) 如 下 ：最 大 空 載 轉(zhuǎn) 速 ：電 勢(shì) 系 數(shù) :C2 3 2360 10 28c m s k g m?? ? ? ? ? ? ?0( 3 )4 8 2 9 .8 4 /0 .5 1 6 0miUn ra d s?? ? ?e計(jì) 算 與 校 核C理 想 空 載 轉(zhuǎn) 速 。 00 6 . 4 /cimUn n r a d sU? ??對(duì) 應(yīng) 連 續(xù) 空 載 轉(zhuǎn) 速 ：0002 2 212 2 2( ) 1( ) ( )21( ) ( 528 ) 2m blrc i mirm s c rc r mMM n n N mnM M M J JNm?? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ??檢 驗(yàn) 電 機(jī) 發(fā) 熱 ， 等 效 轉(zhuǎn) 矩( , ) ( 2 . 0 9 , 7 . 2 9 )m r m sM?? 在 連 續(xù) 堵 轉(zhuǎn)的 機(jī) 械 特 性 附 近 ， 滿 足 要 求 。0in0n ?c b lM m b lMnM9 . 8 46 . 41 9 . 61 2 .