【正文】 7 第四章數(shù)控機床的檢測與驅(qū)動系統(tǒng) 75 75 雙電壓驅(qū)動 啟動轉(zhuǎn)矩大、工作頻率高 2022/9/7 第四章數(shù)控機床的檢測與驅(qū)動系統(tǒng) 76 76 恒流斬波 啟動轉(zhuǎn)矩大 、 工作頻率高 ， 電源效率高 。 2022/9/7 第四章數(shù)控機床的檢測與驅(qū)動系統(tǒng) 77 77 脈沖控制模式選擇 控制信號輸入 接電動機各相 接電源 接屏蔽地 整、半步選擇選擇 方向選擇 自動試機運行 3） 步進電動機驅(qū)動器實例 2022/9/7 第四章數(shù)控機床的檢測與驅(qū)動系統(tǒng) 78 78 4） 步進電動機驅(qū)動控制系統(tǒng) 2022/9/7 第四章數(shù)控機床的檢測與驅(qū)動系統(tǒng) 79 79 6. 步進電動機可分為三類 ： 反應式步進電動機 永磁式步進電動機 永磁感應子式步進電動機 2022/9/7 第四章數(shù)控機床的檢測與驅(qū)動系統(tǒng) 80 80 反應式步進電動機 又叫做可變磁阻式步進電動機 。 特點： ① 步距角小，因為反應式步進電動機定轉(zhuǎn)子是采用軟磁材料做成的，允許的最小步距情況下，轉(zhuǎn)子的齒數(shù)可以做得很多 。 ② 勵磁電流較大，要求驅(qū)動電源功率較大 。 ③ 電動機的內(nèi)部阻尼較小 ， 當相數(shù)較少時 ， 單相運行振蕩時間較長 。 ④ 斷電后無定位轉(zhuǎn)矩 。 2022/9/7 第四章數(shù)控機床的檢測與驅(qū)動系統(tǒng) 81 81 永磁式步進電動機 永磁式步進電動機是轉(zhuǎn)子或定子的某一方具有 永久磁鋼的步進電動機 ， 另一方是由軟磁材料制成 。 繞組輪流通電 ， 建立的磁場與永久磁鋼的恒定磁場相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩 。 特點： ① 步距角大 ， 這是因為在一個圓周上能形成的磁極數(shù)受到極弧尺寸的限制 。② 控制功率小 ， 效率高 。③ 內(nèi)阻尼較大 ． 單步振蕩時間短 。④ 斷電后具有一定的定位轉(zhuǎn)矩 。例如濟南機床一廠生產(chǎn)的 J1BNC320B數(shù)控機床上使用的110YG001就是永磁式步進電動機 。 2022/9/7 第四章數(shù)控機床的檢測與驅(qū)動系統(tǒng) 82 82 永磁感應式步進電動機 它是 反應式和永磁式步進電動機的結(jié)合 。 所以常稱此類電動機為混合式步進電動機 。 它可以做成像反應式步進電動機一樣的小步距 ， 也具有永磁式步進電動機控制功率小的優(yōu)點 。 它常常也作為低速同步電動機運行 。 永磁感應子式步進電動機代表了步進電動機的最新發(fā)展 。 國外主流品種 ，國內(nèi)也已大面積取代反應式步進電機成為市場熱點 。 例如濟南機床一廠生產(chǎn)的 CK613 CK6125數(shù)控機床上使用的BYG404就是混合式步進電動機 。 2022/9/7 第四章數(shù)控機床的檢測與驅(qū)動系統(tǒng) 83 83 直流伺服電動機 采用直流伺服驅(qū)動器將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榭煽刂频闹绷麟婒?qū)動直流伺服電動機 。 速度控制單元接受轉(zhuǎn)速指令信號 ， 改變相應的直流伺服電動機電樞電壓 ， 達到調(diào)速的目的 。 直流伺服驅(qū)動器較多的采用晶閘管調(diào)速系統(tǒng)和晶體管脈寬調(diào)制調(diào)速系統(tǒng) 。 調(diào)壓調(diào)速 調(diào)電阻調(diào)速 調(diào)勵磁調(diào)速 2022/9/7 第四章數(shù)控機床的檢測與驅(qū)動系統(tǒng) 84 84 調(diào)壓調(diào)速的實現(xiàn)方法 ? 發(fā)電機調(diào)壓（ GM） ? 可控硅調(diào)壓（ SCR） ? 脈寬調(diào)制調(diào)壓（ PWM） 2022/9/7 第四章數(shù)控機床的檢測與驅(qū)動系統(tǒng) 85 85 位置伺服工作原理 2022/9/7 第四章數(shù)控機床的檢測與驅(qū)動系統(tǒng) 86 86 (1) 永磁式直流伺服電動機 永磁式直流伺服電動機系指以永磁材料獲得勵磁磁場的一類直流電動機 。 永磁式直流電動機具有體積小 、 轉(zhuǎn)矩大 、 轉(zhuǎn)矩和電流成正比 、 伺服性能好 、 反應迅速 、 功率體積比大 、 功率質(zhì)量比大 、 穩(wěn)定性好等優(yōu)點 。 永磁式直流電動機能在較大過載轉(zhuǎn)距下長時間工作 。 它的轉(zhuǎn)子慣量較大 ， 可以直接與絲杠相連而不需中間傳動裝置 。 永磁式直流電動機的缺點是需要電刷 ，限制了電動機轉(zhuǎn)速的提高 ， 永磁直流電動機的結(jié)構(gòu)同一般直流電動機相似 ， 但電摳鐵心長度對直徑的比大些 ． 氣隙較小 ， 在相同功率的情況下 ， 轉(zhuǎn)子慣量較小 。 2022/9/7 第四章數(shù)控機床的檢測與驅(qū)動系統(tǒng) 87 87 (2)小慣量直流電動機 小慣量直流伺服電動機具有較小的轉(zhuǎn)動慣量 ， 很適合于要求有快速響應的伺服系統(tǒng) ，但其過載能力低 ， 電樞慣量與機械傳動系統(tǒng)匹配較差 。 2022/9/7 第四章數(shù)控機床的檢測與驅(qū)動系統(tǒng) 88 (3)寬調(diào)速直流電動機 寬調(diào)速直流電動機是通過提高轉(zhuǎn)矩來改善其性能的 。 特點： 輸出轉(zhuǎn)矩大 ， 可以直接與絲杠相連； 過載能力強 ， 過載轉(zhuǎn)據(jù)可達 5～ 10倍； 動態(tài)響應性好 ， 定子采用的是強磁材料 ， 可使電流過載 10倍而不去磁 。 加速轉(zhuǎn)據(jù)較大 。 調(diào)速范圍寬且運轉(zhuǎn)平穩(wěn)； 易于調(diào)試 。 2022/9/7 第四章數(shù)控機床的檢測與驅(qū)動系統(tǒng) 89 89 (三 ) 交流伺服電動機 交流伺服電動機沒有直流伺服電動機上述的缺點 ，而且轉(zhuǎn)子慣量比直流伺服電動機小 ， 使其動態(tài)響應好 。 在同樣體積下 ， 交流伺服電動機的輸出功率可比直流伺服電動機提高 10％ － 20％ 。 交流伺服電動機的容量可以做得比直流伺服電動機大 ． 達到更高的電壓轉(zhuǎn)速 。 從 80年代后期開始 ， 交流伺服電動機逐漸替代直流伺服電動機占據(jù)主要位置 。 2022/9/7 第四章數(shù)控機床的檢測與驅(qū)動系統(tǒng) 90 90 (三 ) 交流伺服電動機 2022/9/7 第四章數(shù)控機床的檢測與驅(qū)動系統(tǒng) 91 91 采用改變交流伺服電動機的供電頻率的方法來達到電動機調(diào)速的目的 。 對于永磁同步交流伺服電動機 ，由于其轉(zhuǎn)速和電源頻率保持同步關系 ， 所以只要控制電源的頻率即可控制電動機速度 。 而感應式異步交流伺服電動機是基于定子繞組的旋轉(zhuǎn)磁場在鼠籠式轉(zhuǎn)子短路繞組中感應出電流 ， 再由此電流產(chǎn)生的磁場與定子繞組的旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁力而工作的 。 因此 ， 速度和扭矩不能像直流電動機那樣可獨立控制 ， 所以控制較為復雜 ， 現(xiàn)在主要采用矢量控制原理 。 2022/9/7 第四章數(shù)控機床的檢測與驅(qū)動系統(tǒng) 92 交流伺服電機與步進電動機的性能比較 啟動平穩(wěn) ， 不會失步； 在低速運行和加減速運行都能保持平穩(wěn)運行； 轉(zhuǎn)矩特性穩(wěn)定 ， 可達更高的運行速度； 交流伺服廣泛應用 ， 步進電動機只在舊機床改造或精度要求較低的數(shù)控機床上使用 。 2022/9/7 第四章數(shù)控機床的檢測與驅(qū)動系統(tǒng) 93 93 伺服電動機與驅(qū)動器 2022/9/7 第四章數(shù)控機床的檢測與驅(qū)動系統(tǒng) 94 94 適合于各種加工中心的電主軸 2022/9/7 第四章數(shù)控機床的檢測與驅(qū)動系統(tǒng) 95 95 何謂步進電動機的失步與越步 ？ 機電結(jié)合分析引起失步與越步的原因 ， 指出使用和選用步進電動 機時如何避免這種現(xiàn)象的發(fā)生 ？ TmTL =Td= J ε 單軸系統(tǒng) Tm[TL]=Td=[J] ε 多軸系統(tǒng) Tm=[TL]+[J] ε [TL]= TL /i 。 [J] =J/i2 。 ε=dω/dt Tm↑ [TL] ↓ [J] ↓ ε ↓