08U 04U 图56不同控制电压下的机械特性 由图可见,在一定负载转矩下,控制电压越高,转差率越小,电动机的转速就越高, 不同的控制电压对应着不同的转速。这种维持Ur与U相角差90°,利用改变控制电压幅值大 小来改变转速的方法,称为幅值控制方法 2.应用举例 交流伺服电动机可以方便地利用控制电压U。的有无来进行启动、停止控制;利用改变 电压的幅值(或相位)大小来调节转速的高低;利用改变U的极性来改变电动机转向。它是 控制系统中的原动机。例如,雷达系统中扫描线的旋转,流量和温度控制中阀门的开启,数 控机床中刀具运动,甚至连船舰方向舵与飞机驾驶盘的控制都是用伺服电动机来带动的。图 57所示为交流伺服电动机在自动控制系统中的典型应用方框图 给定位置 大器 问服电机 负载 测试发电机 位置传感器 图57交流伺服电动机典型应用原理框图 由此看出,伺服电动机的性能,直接影响着整个系统的性能。因此,系统对伺服电动 机的静态特性、动态特性都有相应的要求,这是在选择电动机时应该注意的。 交流伺服电动机的输出功率一般是0.W-100W,其电源频率有50Hz、400Hz等几种。 在需要功率较大的场合,则应采用直流伺服电动机 52直流伺服电动机 直流伺服电动机,通常用于功率稍大的系统中,其输出功率一般为1W-600W
图 5.6 不同控制电压下的机械特性 由图可见，在一定负载转矩下，控制电压越高，转差率越小，电动机的转速就越高， 不同的控制电压对应着不同的转速。这种维持 0 f c U 与U 相角差90 ，利用改变控制电压幅值大 小来改变转速的方法，称为幅值控制方法。 2．应用举例 交流伺服电动机可以方便地利用控制电压Uc 的有无来进行启动、停止控制；利用改变 电压的幅值(或相位)大小来调节转速的高低；利用改变Uc 的极性来改变电动机转向。它是 控制系统中的原动机。例如，雷达系统中扫描线的旋转，流量和温度控制中阀门的开启，数 控机床中刀具运动，甚至连船舰方向舵与飞机驾驶盘的控制都是用伺服电动机来带动的。图 5.7 所示为交流伺服电动机在自动控制系统中的典型应用方框图。 图 5.7 交流伺服电动机典型应用原理框图 由此看出，伺服电动机的性能，直接影响着整个系统的性能。因此，系统对伺服电动 机的静态特性、动态特性都有相应的要求，这是在选择电动机时应该注意的。 交流伺服电动机的输出功率一般是 0.1W~100W，其电源频率有 50Hz、400Hz 等几种。 在需要功率较大的场合，则应采用直流伺服电动机。 5.2 直流伺服电动机 直流伺服电动机，通常用于功率稍大的系统中，其输出功率一般为 1W~600W
图5.8(a)、(b)所示分别为他励式(传统型电磁式)、永磁式两种类型直流伺服电动机的 原理电路图 (a)他励式 b)水磁式 图58直流伺服电动机的原理电路图 由上述电路原理图可知:直流伺服电动机的机械特性公式与他励直流电动机机械特性 公式相同,即 R T eK, 式中,U。——电枢控制电压 R—一电枢回路电阻 Φ——每极磁通 K, K 电动机结构常数。 除上述两种形式外,还有低惯量型直流伺服电动机,它有无槽、杯形、圆盘、无刷电枢 几种。它们的特点及应用范围见表52。 表52直流伺服电动机的特点和应用范围 种类励磁方式产品型号 结构特点 性能特点 适用范围 般 Sz或sY与普通直流电动具有下垂的机一般直流 机相同,但电枢铁心械性和线性的调节伺服系统。 伺服电磁或永 长度与直径之比大一特性,对控制信号 磁 些,气隙较小 响应快速 机 无槽 SWC 电枢铁心为光滑具有一般直流需要快速 圆柱体,电枢绕组用伺服电动机的特动作、功率 直流电磁或永 环氧树脂粘在电枢铁点,而且转动惯量较大的直 伺服磁 心表面,气隙较大。和机电时间常数流伺服系
图 5.8(a)、(b)所示分别为他励式（传统型电磁式）、永磁式两种类型直流伺服电动机的 原理电路图。 (a)他励式 (b)永磁式 图 5.8 直流伺服电动机的原理电路图 由上述电路原理图可知：直流伺服电动机的机械特性公式与他励直流电动机机械特性 公式相同，即 T K K Φ R K Φ U n 2 e e m c = − 式中，Uc ——电枢控制电压； R——电枢回路电阻； Φ ——每极磁通； Ke，K m ——电动机结构常数。 除上述两种形式外，还有低惯量型直流伺服电动机，它有无槽、杯形、圆盘、无刷电枢 几种。它们的特点及应用范围见表 5.2。 表 5.2 直流伺服电动机的特点和应用范围 种类 励磁方式 产品型号 结构特点 性能特点 适用范围 一 般 直 流 伺 服 电 动 机 电磁或永 磁 SZ 或 SY 与普通直流电动 机相同，但电枢铁心 长度与直径之比大一 些，气隙较小 具有下垂的机 械性和线性的调节 特性，对控制信号 响应快速。 一般直流 伺服系统。 无 槽 电 枢 直 流 伺 服 电磁或永 磁 SWC 电枢铁心为光滑 圆柱体，电枢绕组用 环氧树脂粘在电枢铁 心表面，气隙较大。 具有一般直流 伺服电动机的特 点，而且转动惯量 和机电时间常数 需要快速 动作、功率 较大的直 流伺服系
小,换向良好。 心永磁 SYK 电枢绕组用环氧 具有一般直流需要快速 杯形 树脂浇注成杯形,置|伺服电动机的特动作的直 于内、外定子之间,点,且转动惯量和流伺服系 直流 内、外定子分别用软机电时间常数小,统 伺服 磁材料和永磁材料做低速运转平滑,换 向好 印刷永磁 SN 在圆盘形绝缘薄转动惯量小,低速和启 板上印制裸露的绕组机电时间常数小,动、反转频 流 构成电枢,磁极轴向低速运行性能好。繁的控制 伺服 安装 系统 无刷永磁 由品体管开关电既保持了一般要求噪音 路和位置传感器代替直流伺服电动机的低、对无线 伺服 电刷和换向器,转子优点,又克服了换电不产生 电动 用永久磁铁做成,电向器和电刷带来的干扰的控 机 枢绕组在定子上,且缺点。寿命长,噪制系统 做成多相式 音低 由机械特性方程可以看出,改变控制电压U或改变磁通Φ都可以控制直流伺服电动机 的转速和转向,前者称为电枢控制,后者称为磁场控制 由于电枢控制具有响应迅速、机械特性硬、调速特性线性度好的优点,的实际生产中 大都采用电枢控制方式(永磁式伺服电动机,只能采取电枢控制) 图59所示为直流伺服电动机机械特性曲线
电 动 机 小，换向良好。 统。 空 心 杯 形 电 枢 直 流 伺 服 电 动 机 永磁 SYK 电枢绕组用环氧 树脂浇注成杯形，置 于内、外定子之间， 内、外定子分别用软 磁材料和永磁材料做 成。 具有一般直流 伺服电动机的特 点，且转动惯量和 机电时间常数小， 低速运转平滑，换 向好。 需要快速 动作的直 流伺服系 统。 印 刷 绕 组 直 流 伺 服 电 动 机 永磁 SN 在圆盘形绝缘薄 板上印制裸露的绕组 构成电枢，磁极轴向 安装 转动惯量小， 机电时间常数小， 低速运行性能好。 低速和启 动、反转频 繁的控制 系统。 无 刷 直 流 伺 服 电 动 机 永磁 SW 由晶体管开关电 路和位置传感器代替 电刷和换向器，转子 用永久磁铁做成，电 枢绕组在定子上，且 做成多相式。 既保持了一般 直流伺服电动机的 优点，又克服了换 向器和电刷带来的 缺点。寿命长，噪 音低。 要求噪音 低、对无线 电不产生 干扰的控 制系统。 由机械特性方程可以看出，改变控制电压Uc 或改变磁通Φ 都可以控制直流伺服电动机 的转速和转向，前者称为电枢控制，后者称为磁场控制。 由于电枢控制具有响应迅速、机械特性硬、调速特性线性度好的优点，的实际生产中 大都采用电枢控制方式(永磁式伺服电动机，只能采取电枢控制)。 图 5.9 所示为直流伺服电动机机械特性曲线