【正文】 負(fù)載，主要用于指示系統(tǒng)或角傳遞系統(tǒng)。力矩式自整角機(jī)的功用是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角隨動(dòng)的目的，即把機(jī)械角度轉(zhuǎn)換為力矩輸出，無(wú)力矩放大作用，接收誤差稍大，負(fù)載能力較差，其靜態(tài)誤差范圍在o．5’～2‘。因此，力矩式自整角機(jī)只適用于輕負(fù)載轉(zhuǎn)矩及精度要求不太高的開(kāi)環(huán)控制的伺服系統(tǒng)中?！　?控制式自按角機(jī)的作用是作為角度和位置的檢測(cè)元件，將機(jī)械角度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)或?qū)⒔嵌鹊臄?shù)字量轉(zhuǎn)換為電壓模擬量。具體說(shuō)是接收機(jī)不帶負(fù)載，只輸出一個(gè)與發(fā)送機(jī)、接收機(jī)轉(zhuǎn)子之間的角位移有關(guān)的電壓信號(hào)?？刂剖阶哉菣C(jī)實(shí)際上是角位置失調(diào)檢測(cè)電機(jī)，精度較高，誤差范圍在3’一14’。因此，控制式自整角機(jī)多用于精密的閉環(huán)控制的伺服系統(tǒng)中。　第二節(jié) 控制式自整角機(jī)的工作原理　　 下面以控制式自整角機(jī)即控制式發(fā)送機(jī)(ZKF)和控制式變壓器(ZKB)成對(duì)運(yùn)行為例?！　?圖7—2所示是控制式白整角機(jī)的原理電路圖，左邊為自整角機(jī)發(fā)送機(jī)(ZKF)，右邊為自整角機(jī)變壓器(ZKB)。ZKF的定子繞組引線端DDD3和ZKB的定子繞組引線端DD39。D39。3對(duì)應(yīng)連接，稱(chēng)為同步繞組或整步繞組。ZKF的轉(zhuǎn)子繞組乙l稱(chēng)為勵(lì)磁繞組，接交流電壓Uf產(chǎn)生勵(lì)磁磁通。ZKB的轉(zhuǎn)子繞組Z39。1z39。2稱(chēng)為輸出繞組，輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)凰。設(shè)轉(zhuǎn)子位置如圖7—2所示，ZKF的轉(zhuǎn)子單相繞組軸線相對(duì)定子11相繞組軸線的夾角為01，ZKB的輸出繞組軸線相對(duì)ZKB的定子D39。1相繞組軸線的夾角為a2，井假設(shè)a2a1,a=a2a1。第八章 微型同步電動(dòng)機(jī)　　 微型同步電動(dòng)機(jī)的主要特點(diǎn)是其轉(zhuǎn)速不隨負(fù)載或電源電壓的變化而改變。本章主要分析微型同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理?！　?第一節(jié) 概 述　　 在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，往往需要恒轉(zhuǎn)速傳動(dòng)裝置，要求電動(dòng)機(jī)具有恒定不變的轉(zhuǎn)速，即要求電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不隨負(fù)載或電源電壓的變化而改變。微型同步電動(dòng)機(jī)就具有這種特性?！　?同步電動(dòng)機(jī)是交流電動(dòng)機(jī)，在結(jié)構(gòu)上主要由定子和轉(zhuǎn)子兩部分構(gòu)成。　　 定子與一般異步電動(dòng)機(jī)的定子相同，定子鐵芯通常由帶有齒和槽的沖片疊成，槽鋼內(nèi)嵌放三相或兩相繞組。當(dāng)三相繞組通入三相電流或兩相繞組通入兩相電流(包括單相電源經(jīng)過(guò)電容分相)時(shí)，定子中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速nl，即：微型同步電動(dòng)機(jī)的定子結(jié)構(gòu)都是相同的，或者是三相繞組通入三相交流電流，或者是兩相繞組通人兩相電流(包括單相電源經(jīng)電容分相)，或者是罩極式，主要作用都是為了產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。但是轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)型式和材料卻有很大差別，運(yùn)行原理也就不同。根據(jù)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)型式不同，微型同步電動(dòng)機(jī)主要分為永磁式微型同步電動(dòng)機(jī)、反應(yīng)式微型同步電動(dòng)機(jī)和磁滯式微型同步電動(dòng)機(jī)?！　?無(wú)論哪類(lèi)轉(zhuǎn)子型式的微型同步電動(dòng)機(jī)，都是定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。其轉(zhuǎn)速不隨負(fù)載變化而變化，永遠(yuǎn)保持與電源頻率所對(duì)應(yīng)的同步轉(zhuǎn)速相同?！　?微型同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上無(wú)勵(lì)磁繞組，也不需電刷和滑環(huán)，因而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便。功率從零點(diǎn)幾瓦到數(shù)百瓦，廣泛應(yīng)用于需要恒速運(yùn)行的自動(dòng)控制裝置、遙控、無(wú)線通信、有聲電影、磁帶錄音及同步隨動(dòng)系統(tǒng)中?！　?同步電動(dòng)機(jī)本身無(wú)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，一般需借助于輔助的電動(dòng)機(jī)或利用異步起動(dòng)，這是同步電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)?！　?第二節(jié) 永磁式同步電動(dòng)機(jī)　　 一、永磁式微型同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)　　 永磁式微型同步電動(dòng)機(jī)的定子與異步電動(dòng)機(jī)的定子完全相同，有兩相和單相罩極式繞永磁式微型同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子由永久磁鋼制成，可以是兩極，也可以是多極，N、s極沿圓周方向交替排列，其工作原理比較簡(jiǎn)單，圖8—1(a)所示為四極轉(zhuǎn)子，圖8—l(b)所示為二極轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子上裝有鼠籠繞組，作為起動(dòng)繞組。轉(zhuǎn)子極數(shù)必須與定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極數(shù)相等?！　?永磁式微型同步電動(dòng)機(jī)的工作原理比較簡(jiǎn)單，現(xiàn)以?xún)蓸O永磁式微型同步電動(dòng)機(jī)為例說(shuō)明。二、永磁式微型同步電動(dòng)機(jī)的工作原理　　 圖8—2所示是具有兩個(gè)永久磁極的轉(zhuǎn)子。當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)的定子接入交流電源后，產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)用一對(duì)旋轉(zhuǎn)磁極表示。當(dāng)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以轉(zhuǎn)速n：沿圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子籠型繞組上產(chǎn)生異步起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子起動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子加速到接近同步之后，異步轉(zhuǎn)矩同定子磁場(chǎng)與永久磁場(chǎng)產(chǎn)生的同步轉(zhuǎn)矩共同作用，將轉(zhuǎn)子牽入同步，即根據(jù)N極與S極相互吸引的原理，定子旋轉(zhuǎn)磁極與轉(zhuǎn)子永久磁極緊緊吸住，帶著轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)。由于轉(zhuǎn)子靠旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)拖動(dòng)旋轉(zhuǎn)，因此轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與定子磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速相等，為同步轉(zhuǎn)速n1。當(dāng)轉(zhuǎn)子上負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大時(shí)，定子磁極軸線與轉(zhuǎn)子磁極軸線間的夾角J就會(huì)相應(yīng)增大，負(fù)載轉(zhuǎn)矩減小時(shí)夾角J又會(huì)減小，兩對(duì)磁極間的磁力線如同彈性的橡皮筋一樣。盡管負(fù)載變化時(shí)，定子、轉(zhuǎn)子磁極軸線之間的夾角會(huì)變大或變小，但只要負(fù)載不超過(guò)一定的限度，轉(zhuǎn)子就始終跟著定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，即轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為：　　 可見(jiàn)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速只決定于電源的頻率和電機(jī)的極對(duì)數(shù)。如果軸上的負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩超出一定限度，轉(zhuǎn)子不再以同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行，轉(zhuǎn)速降低甚至停轉(zhuǎn)，這就是同步電動(dòng)機(jī)的“失步”現(xiàn)象。這個(gè)最大限度的轉(zhuǎn)矩稱(chēng)為最大同步轉(zhuǎn)矩，即電磁轉(zhuǎn)矩Tem=Tmax。時(shí)的值。因此電動(dòng)機(jī)的負(fù)載不能大于最大同步轉(zhuǎn)矩，否則電動(dòng)機(jī)將不再為同步運(yùn)轉(zhuǎn)?！　?應(yīng)當(dāng)注意，永磁式電動(dòng)機(jī)起動(dòng)比較困難。主要原因是剛起動(dòng)時(shí)，合上電源后，電機(jī)內(nèi)第九章 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)　　 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由電脈沖信號(hào)進(jìn)行控制，在不同控制方式下，將得到不同的步距角，以及不同的矩角特性。　　 本章主要介紹小功率反應(yīng)式(磁阻式)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理、通電方式和矩角特性?！　?第一節(jié) 概 述 　　 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，又稱(chēng)為脈沖電動(dòng)機(jī)，可看作是一種特殊運(yùn)行方式的小功率(微型)同步電動(dòng)機(jī)，是數(shù)字控制系統(tǒng)中的一種執(zhí)行元件，其功用是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移。電脈沖由專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)電源供給，每輸入一個(gè)脈沖，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就前進(jìn)一步，如圖9—l所示，故稱(chēng)為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)角位移量或轉(zhuǎn)速與電脈沖數(shù)或頻率成正比，通過(guò)改變脈沖頻率就可以在很大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，而且能夠快速起動(dòng)、停步和反轉(zhuǎn)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移量口或線位移量S與脈沖數(shù)k成正比，如圖9—l(a)所示；電機(jī)的轉(zhuǎn)速n或線速度u與脈沖頻率f成正比，如圖9—1(b)所示。在負(fù)載能力范圍內(nèi)這些關(guān)系不因電源電壓、負(fù)載大小、環(huán)境條件的波動(dòng)而變化，因此步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可適用于開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中作執(zhí)行元件，使控制系統(tǒng)大為簡(jiǎn)化。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)一圈都有固定的步數(shù)，在不丟步的情況下運(yùn)行，其步距角誤差不會(huì)長(zhǎng)期積累，如果停機(jī)后某些相繞組仍保持通電狀態(tài)，還有自鎖能力。由于具有以上這些特點(diǎn)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用?！　?步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)很多，主要有反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直線步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和平面步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等?！　?在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的基本要求是：(1)在電脈沖的控制下步進(jìn)電動(dòng)機(jī)能迅速啟動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)及在很寬的范圍內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)?！　?(2)為了提高精度，一個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的位移量要小，要準(zhǔn)確、均勻。這就要求步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距小、步距精度高，不得丟步或越步。　　 (3)動(dòng)作快速，即不僅起動(dòng)、停步、反轉(zhuǎn)快，而且能連續(xù)高速運(yùn)轉(zhuǎn)以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率?！　?(4)輸出轉(zhuǎn)矩大，可直接帶動(dòng)負(fù)載。　　 目前反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有步距角小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，應(yīng)用比較廣泛，例如，應(yīng)用于各種數(shù)控機(jī)床，自動(dòng)記錄儀，計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、繪圖機(jī)構(gòu)等?！　?第二節(jié) 反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理　　 一、反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)　　 反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同可分單段式和多段式兩種，單段式又稱(chēng)為徑向分相式。目前被廣泛使用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)多采用這種結(jié)構(gòu)，如圖9—2(a)所示為徑向截面圖。此外還有徑向磁路多段式，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如圖9—2(b)所示。定子、轉(zhuǎn)子鐵芯沿電機(jī)軸向按相數(shù)m分段，每一段定子鐵芯的磁極上均放置同一相控制繞組。對(duì)每段鐵芯來(lái)說(shuō)，定子、轉(zhuǎn)子—卜的磁極分布情況相同。　　 定子鐵芯由硅鋼片沖壓疊裝而成。定子上裝有凸出的磁極(大齒)，每個(gè)磁極的極弧上都開(kāi)有許多小齒，如圖9—2(a)所示，磁極大齒成對(duì)出現(xiàn)，有幾對(duì)磁極，為幾相電動(dòng)機(jī)，以徑向相對(duì)的兩個(gè)磁極為一相，定子的磁極數(shù)通常為相數(shù)的兩倍，即2p=2m(p為極對(duì)數(shù)，m為相數(shù))?！　?2．轉(zhuǎn)子　　 轉(zhuǎn)子由軟磁鐵材料制造而成，沿圓周均勻沖有小齒，小齒的齒距和定子磁極上小齒的齒距必須相等，而且齒數(shù)有一定的限制。