直流伺服电机的设计研究

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1、直流伺服电机的设计研究【摘要】本文主要探讨的是直流伺服电机的设计原理及特点，并对伺服电动机的工艺进行了分析和设计。在本文中结合相关资料对伺服电机及伺服系统的发展做了一些阐述，并列举了当前国内外一些公司先进伺服伺服系统的成型技术及产品不对这些比较先进产品的性能做了一些描述。按照直流伺服电机的的一些设计特点具体针对SZ—36型直流伺服电动机进行了电磁部分的计算和工艺部分的分析及设计。关键词：直流伺服电动机电磁计算工艺规程【Abstract】Thearticlemainlyresearchesintotheprinc

2、ipleofdesignandnatureofthemotor,alsodosomeanalysisanddesignofitstechnology.Inthisarticlewhichconnectswithrelatedmaterial,thedevelopmentofthemotorandservosystemaredefined,technologyandproductfromsomeadvancedforeigncompaniesanddomesticcompaniesarelistedandthec

3、apabilityofthesemoreadvancedproductsarealsodescribed.Accordingtosomecharacterofthedesignonmotor,thearticledoesanalysisanddesignoftechnologyandelectromagnetismcounting,Alltheseaimatsz-36typeofmotor.Keywords:DirectcurrentservomotorElectromagnetismcountingThere

4、gulationoftechnology36第1章绪言1.1伺服电动机基本原理、分类分类伺服电动机按其使用的电源性质不同一，可分为直流伺服电动机和交流伺服电动机两大类，其中直流伺服电机分为传统型和低惯量型两种类型。传统型直流伺服电动机就是微型的他励直流电动机，也是用定转子两部分组成，按定子的种类可以分为两种：永磁式和电磁式。低惯量型直流伺服电动机的明显特点是转子轻，转动惯量小，快速响应好。按照电枢形式的不同分为：盘形电枢直流伺服电动机、空心杯永磁式直流伺服电动机和无槽电枢直流伺服电动机基本原理直流伺服电动机是指

5、使用直流电源的伺服电动机，实质上是一台他励式直电动机，又称为执行电动机，是将输入的信号（控制信号）转换为轴的角位移或角速度输出。直流伺服电机按励磁方式不同可分为：电磁式和永磁式两大类，其基本结构与普通小型直流电动机基本相同。直流伺服电动机的控制方式分为：电枢控制和磁极控制两种。电枢控制时，控制信号施加于电枢绕组回路，励磁绕组接于恒定电压的直流电源上。磁极控制时，控制信号施加于励磁绕组回路，而电枢绕组接于恒定电压的直流电源上.它们的接线图如图（1）。下面分析电枢控制的直流伺服电动机的运行特性。图1为接线原理图。为

6、了便于分析，假设：（1）电机磁路不饱和；（2）不计负载时电枢反应的去磁影响，同时采用标幺值。因Uf=常值，故气隙磁通Φf∞If∞Uf,即Φf=CfUf（式中，Cf为比例常数）当电枢绕组接到控制电压U时，即产生电枢电流Ic,36Ic与Φf互相作用产生电磁转矩Mem为Mem=CMΦfIc=CMCfIcUf在电枢转矩Mem作用下，电机将立即驱动起来，若控制电压消失，则Ic=0，Mem=0电机立即停转。当改变控制电压极性时，则Ic方向改变，随之电磁转矩方向改变，电机反转。当改变控制电压大小时，则直流伺服电动机相当于改变

7、电枢电压的调速状态。控制方法当电动机负载转矩TL不变，励磁磁通Φ不变时，升高电枢电压Ua，电机的转速就升高，反之，降低电枢电压U，转速就下降。在Ua=0时，电机则不转。当电枢电压的极性改变时，电机就反转。因此，可以把电枢电压作为控制信号，实现电动机的转速控制。电枢电压Ua控制电动机转速变化的物理过程如下：开始时，电动机所加的电枢电压为Ua1，电动机的转速为n1,产生的反电动势为Ea1，电枢中的电流为Ia1，根据电压平衡方程式，则Ua1=Ea1+Ia1Ra=CeΦn1+Ia1Ra这时，电动机产生的电磁转据T=CT

8、ΦIa1。由于电动机处于稳态，电磁转矩T和电动机轴上的总转矩Ts相平衡，即T=Ts。如果保持电动机的负载转矩TL不变也即阻转矩不变，而把电枢电压升高到Ua2，起初，由于电动机有惯性，转速不能马上跟上而仍为n1,因而反电动势仍为Ea1。由于Ua1升高Ua2到而E不变，为了保持电压的平衡关系，Ia1应增加到Ia，因此电枢转矩也应由T增加到T‘36，此时电动机的电磁转矩大于总电阻转矩Ts，使