【文章內容簡介】 。10001500n圖 6﹒8 永磁直流伺服電機工作曲線 Ⅰ 區(qū)為連續(xù)工作區(qū)； Ⅱ 區(qū)為斷續(xù)工作區(qū)，由負載 工作周期曲線決定工作時間； Ⅲ 區(qū)為瞬時加減速 區(qū) 4．主軸直流伺服電機的工作原理和特性 O nj nmax nP,T 1 2圖 直流主軸電機特性曲線 1轉矩特性曲線 2功率特性曲線直流伺服電機的缺點：◆ 它的電刷和換向器易磨損；◆ 電機最高轉速的限制，應用環(huán)境的限制；◆ 結構復雜，制造困難，成本高。交流伺服電機的優(yōu)點：◆ 動態(tài)響應好；◆ 輸出功率大、電壓和轉速提高交流伺服電機形式：◆ 同步型交流伺服電機和◆ 異步型交流感應伺服電機 。 2 交流伺服電機及工作特性 VS交流同步伺服電機的種類： 勵磁式、永磁式、磁阻式和磁滯式 （ 1）永磁交流同步伺服電機的結構 1．永磁交流同步伺服電機的結構和工作原理 VS定 子 轉子 脈沖編碼器定子三相繞組 接線盒圖 6﹒ 11 永磁交流同步伺服電機結構 1．永磁交流同步伺服電機的結構和工作原理 （ 2）永磁交流同步伺服電機工作原理和性能 1． 永磁交流同步伺服電機的結構和工作原理 n（ r/min） VSNns nr θ S 圖 6﹒1 2 工作原理 圖 6﹒1 3 特性曲線T（ Ncm） 120231000080006000400020230 1000 2023 3000Ⅰ Ⅱ 交流主軸電機的要求 ：? 大功率? 低速恒轉矩、高速恒功率鼠籠式交流異步伺服電機圖 6﹒14 交流主軸電機與普通交流 異步感應電機的比較圖示意圖 圖 6． 15 交流主軸伺服電機的特性曲線 2．交流主軸伺服電機的結構和工作原理 交流主軸電機 普通交流 異步感應電機 通風孔 P（ KW） 8 6 4 2 0 2023 4000 6000 8000 12023 n（ r/min） （ 1）永磁交流同步伺服電機的發(fā)展 ① 新永磁材料的應用 釹鐵硼 ② 永久磁鐵的結構改革 內裝永磁交流同步伺服電機 ③ 與機床部件一體化的電機 空心軸永磁交流同步伺服電機（ 2）交流主軸伺服電機的發(fā)展 ① 輸出轉換型交流主軸電機 三角 星形切換，繞組數(shù)切換或二者組合切換。 ② 液體冷卻電機 ③ 內裝式主軸電機 交流伺服電機的發(fā)展 ? 步進式伺服驅動系統(tǒng)是典型的開環(huán)控制系統(tǒng)在此系統(tǒng)中，執(zhí)行元件是步進電機。它受驅動控制線路的控制，將代表進給脈沖的電平信號直接變換為具有一定方向、大小和速度的機械轉角位移，并通過齒輪和絲杠帶動工作臺移動。由于該系統(tǒng)沒有反饋檢測環(huán)節(jié)，它的精度較差，速度也受到步進電機性能的限制。但它的結構和控制簡單、容易調整，故在速度和精度要求不太高的場合具有一定的使用價值。 1. 步進電機的種類 按作用原理分：按作用原理分： 磁阻式、感應子式、永磁式磁阻式、感應子式、永磁式 按輸出功率和使用場合分：按輸出功率和使用場合分： 功率步進電機、控制步進電機功率步進電機、控制步進電機 按相數(shù)分：按相數(shù)分： 三相、四相、五相、六相等三相、四相、五相、六相等 按結構分：按結構分： 徑向式、軸向式和印刷繞組式徑向式、軸向式和印刷繞組式2. 步進電機的結構我國使用的步進電機多為反應式步進電機。在反應式步進電機中，有軸向分相和徑向分相兩種 圖 62是一典型的單定子、徑向分相（三相）、反應式伺服步進電機的結構原理圖。 分為 定子和 轉 子兩部分 ， 其中定子又分 為 定子 鐵 心和定子 繞組 2. 步進電機的結構3. 步進電機的工作原理(b)3. 步進電機的工作原理步進電機的工作原理實際上是電磁鐵的作用原理。圖 a是一種最 簡單 的反 應 式步 進電 機，下面以它 為 例來 說 明步 進電 機的工作原理。步進電機的工作原理圖 a中，當 A相繞組通以直流電流時，根據(jù)電磁學原理，便會在 AA方向上產生一磁場，在磁場電磁力的作用下，吸引轉子，使轉子的齒與定子 AA磁極上的齒對齊。若 A相斷電， B相通電，這時新的磁場其電磁力又吸引轉子的兩極與 BB磁極齒對齊，轉子沿順時針轉過 60176。 。通常，步進電機繞組的通斷電狀態(tài)每改變一次，其轉子轉過的角度 稱為步距角。因此， a所示步進電機的步距角 等于 60176。 。如果控制線路不停地按 A→B→C→A… 的順序控制步進電機繞組的通斷電，步進電機的轉子便不停地順時針轉動。若通電順序改為 A→C→B→A…，同理，步進電機的轉子將逆時針不停地轉動。步進電機的工作原理上面所述的這種通電方式稱為三相三拍。還有一種三相六拍的通電方式，它的通電順序是：順時針為 A → AB → B → BC → C → CA → A … ；逆時針為 A → AC → C→ CB → B → BA →A… 。若以三相六拍通電方式工作，當 A相通電轉為 A和 B同時通電時，轉子的磁極將同時受到 A相繞組產生的磁場和 B相繞組產生的磁場的共同吸引，轉子的磁極只好停在 A和 B兩相磁極之間，這時它的步距角 等于 30176。 。當由 A和 B兩相同時通電轉為 B相通電時，轉子磁極再沿順時針旋轉 30176。 ，與 B相磁極對齊。其余依此類推。采用三相六拍通電方式，可使步距角 縮小一半。步進電機的工作原理圖 b中的步進電機，定子仍是 A ， B ， C三相，每相兩極，但轉子不是兩個磁極而是四個。當 A相通電時，是 1和 3極與 A相的兩極對齊，很明顯，當 A相斷電、 B相通電時， 2和 4極將與 B相兩極對齊。這樣，在三相三拍的通電方式中，步距角 等于 30176。 ，在三相六拍通電方式中，步距角 則為15176。 ?；窘Y論步進電機定子繞阻通電狀態(tài)每改變一次，它的轉子步進電機定子繞阻通電狀態(tài)每改變一次，它的轉子轉過一個固定的角度，即電機的步距角；轉過一個固定的角度，即電機的步距角；改變步進電機定子繞阻的通電順序，其轉子的旋轉改變步進電機定子繞阻的通電順序，其轉子的旋轉方向隨之改變方向隨之改變 。步進電機定子繞阻通電狀態(tài)變化的頻率越高，轉子步進電機定子繞阻通電狀態(tài)變化的頻率越高，轉子的轉速越高的轉速越高 。步距角與定子繞阻相數(shù)步距角與定子繞阻相數(shù) m、轉子齒數(shù)、轉子齒數(shù) z、通電方式、通電方式 k有關。有關。式中式中 m相相 m拍時，拍時， k=1；； m相相 2m拍時，拍時， k=2；依此類；依此類推。推?；窘Y論對于圖 62所示的單定子、徑向分相、反應式伺服步進電機，當它以三相三拍通電方式工作時，其步距角為若按三相六拍通電方式工作，則步距角為 速度控制概述： 速度控制系統(tǒng)由速度控制單元、伺服電機和速度檢測裝 置組成。分為主運動和進給運動。進給運動： 是保證軌跡、尺寸和形位精度的。不但有速度控制，還有位置控制。在整個速度范圍內，保持恒轉矩。與主運動相比功率較小。主運動： 主要無級調速，但還要有下面的控制功能： ⑴ 主軸于進給驅動的同步控制； ⑵ 準停控制； ⑶ 分度控制； ⑷ 恒線速度控制。速度控制： 主要是調速，調速有機械 、 液壓和電氣方法，電氣調速最有利于實現(xiàn)自動化。 直流進給運動的速度控制 1.、 直流伺服電機的調速原理 根據(jù)機械特性公式可知調速有二種方法 :電樞電壓 Ua和 氣隙磁通 Φ ⑴ 改變電樞外加電壓 Ua :由于繞組絕緣耐壓的限制，調壓只能在額定轉速以下進行。屬于恒轉矩調速。 ⑵ 改變氣隙磁通量 Φ ： 改激磁電流即可改 Φ ，在 Ua恒定情況下，磁場接近飽和，故只能弱磁調速，在額定轉速以上進行。屬于恒功率調速。 ◆ 晶閘管（可控硅） 調速系統(tǒng) ◆ 晶體管脈寬調制（ PWM） 調速系統(tǒng)（ ）（ ）(1)晶閘管調速系統(tǒng)1）系統(tǒng)的組成 包括 控制回路 ：速度環(huán)、電流環(huán)、觸發(fā)脈沖發(fā)生器等。 主回路： 可控硅整流放大器等。 速度環(huán)：速度調節(jié)（ PI），作用：好的靜態(tài)、動態(tài)特性。 電流環(huán)：電流調節(jié) (P或 PI)。作用：加快響應、啟動、低頻穩(wěn)定等。觸發(fā)脈沖發(fā)生器：產生移相脈沖，使可控硅觸發(fā)角前移或后移。可控硅整流放大器：整流、放大、驅動，使電機轉動。速度調節(jié)器電流調節(jié)器觸發(fā)脈沖發(fā)生器可控硅整流器電流反饋速度反饋電流檢測編碼器 電機UR+ Uf IfIR+E1ES2）主回路 工作原理組成 ： 由大功率晶閘 管構成的三相全控橋式（三相全波）反并接可逆電路，分成二大部分（ Ⅰ 和 Ⅱ ），每部分內按三相橋式連接，二組反并接，分別實現(xiàn)正轉 和反轉。 原理 ： 三相整流器，由二個半波整流電路組成。每部分內又分成 共陰極組 （ 5）和共陽極組（ 6）。為構成回路，這二組中必須各有一 個可控硅同時導通。 5在正半周導通， 6在負半周導通。每 組內（即二相間）觸發(fā)脈沖相位相差 120186。，每相內二個觸發(fā)脈沖相差 180186。 按管號排列，觸發(fā)脈沖的順序： 123456，相鄰之間相位差 60186。 為保證合閘后兩個串聯(lián)可控硅能同時導通 ， 或已截止的相再次導通 ， 采用雙脈沖控制。既每個觸發(fā)脈沖在導通 60186。后，在補發(fā)一個輔助脈沖；也 可以采用寬脈沖控制，寬度大于 60186。，小于 120186。 4 6 2 7 9 111 3 5 8 12 10ABCMⅠ ⅡUMUDKMKM+原理：e)u ac b c a ba)b)c)d)1 3 5 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ωtub2 4 6b c aωtωtωtωt1 1 3 3 5 5 1 1 3 3 6 2 2 4 4 6 6 2 2 4 1 3 52 4 6120176。120176。180176。60176。1 32 460176。60176。56α 只要改變可控硅觸發(fā)角（即改變導通角），就能改變可控硅的整流輸出電壓，從而改變直流伺服電機的轉速。 觸發(fā)脈沖提前來，增大整流輸出電壓；觸發(fā)脈沖延后來，減小整流輸出電壓。主回路波形圖3）控