第四章驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)4.1概述4.2常用驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分類(lèi)4.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理及選用4.4直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理及選用4.5交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理及選用4.6驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)項(xiàng)目實(shí)踐4.1.1驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成和基本要求4.1概述

電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成4.1.1驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成和基本要求4.1概述

（1）精度高（2）穩(wěn)定性好（3）響應(yīng)快（4）調(diào)速范圍寬（5）低速大轉(zhuǎn)矩（6）可靠性高（7）經(jīng)濟(jì)性好（8）集成性高4.1.2驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則和內(nèi)容4.1概述

（1）需求分析（2）軟硬件設(shè)計(jì)（3）智能化設(shè)計(jì)（4）接口設(shè)計(jì)（5）標(biāo)準(zhǔn)化與模塊化設(shè)計(jì)（6）電磁兼容性（7）法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)遵循（8）可靠性與維護(hù)性（9）測(cè)試與驗(yàn)證4.2常用驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分類(lèi)4.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理及選用

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移的控制電動(dòng)機(jī)，每輸入一個(gè)電脈沖時(shí)，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)相應(yīng)的步距角。角位移由脈沖數(shù)控制；轉(zhuǎn)速由脈沖頻率控制；旋轉(zhuǎn)方向由分配脈沖的相序控制。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有以下特點(diǎn)：（1）在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力范圍內(nèi)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)不易受各種干擾因素（如電源電壓的波動(dòng)、電流的大小與波形的變化、溫度等）的影響，只要它們的大小未引起步進(jìn)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生“丟步”，就不影響其正常工作；（2）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角有誤差，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一定步數(shù)以后也會(huì)出現(xiàn)累積誤差，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一轉(zhuǎn)以后，其累積誤差變?yōu)椤傲恪?，因此不?huì)長(zhǎng)期積累；

（3）控制性能好，通過(guò)改變脈沖頻率的高低就可以在很大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，并能快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)；（4）帶負(fù)載慣量的能力不強(qiáng)，低速運(yùn)行時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)或共振現(xiàn)象，在高速運(yùn)行時(shí)可能會(huì)失步；（5）制造成本較低，但無(wú)法適應(yīng)高精度、高性能的應(yīng)用場(chǎng)合。4.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理及選用4.3.1步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理按工作原理，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可以分為：1.可變磁阻式2.永磁式3.混合式4.3.1步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理1.可變磁阻式三相可變磁阻式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作原理簡(jiǎn)化單/雙六拍通電方式工作原理圖三相雙三拍通電方式工作原理圖4.3.1步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理永磁型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的定子為凸極式，定子上有兩相或多相繞組，轉(zhuǎn)子采用永久磁鐵，轉(zhuǎn)子的極數(shù)與定子每相的極數(shù)相同，定子繞組通電時(shí)建立的磁場(chǎng)與永久磁鐵的恒定磁場(chǎng)相互吸引與排斥產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。2.永磁式

4.3.1步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是將永磁式和可變磁阻式相結(jié)合的一種形式，轉(zhuǎn)子沿軸向方向兩兩互相間隔些許距離排列，有若干對(duì)鐵芯，鐵芯外周制有小齒，每對(duì)鐵心之間的間隙中會(huì)插入磁化方向?yàn)檩S向的圓盤(pán)形強(qiáng)磁體，使得每對(duì)鐵芯被磁化為N極和S極。3.混合式4.3.1步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作原理3.混合式4.3.1步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理兩相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩矢量圖兩相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)4細(xì)分驅(qū)動(dòng)電流波形圖3.混合式

靜態(tài)運(yùn)行是指通電狀態(tài)不變，電機(jī)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的特性?？蛰d時(shí)，轉(zhuǎn)子處在小齒中心線(xiàn)與定子齒的中心線(xiàn)相重合位置，此時(shí)的轉(zhuǎn)子位置叫初始穩(wěn)定平衡位置。加負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL時(shí)，轉(zhuǎn)子齒的中心線(xiàn)與定子齒的中心線(xiàn)將錯(cuò)過(guò)一個(gè)電角度θe（一個(gè)轉(zhuǎn)子齒距對(duì)應(yīng)2π電角度）。電磁轉(zhuǎn)矩Tj=TL；Tj為靜態(tài)轉(zhuǎn)矩，θe為失調(diào)角。當(dāng)θe=±90°時(shí)，靜態(tài)轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大值Tjmax，當(dāng)θe=0°或±180°時(shí)，靜態(tài)轉(zhuǎn)矩等于零。1.靜態(tài)特性1231234.3.2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)特性

Tj與θe大致為正弦曲線(xiàn)，稱(chēng)為矩角特性曲線(xiàn)。

-π＜θe＜π時(shí)，去掉負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL，轉(zhuǎn)子仍能回到初始穩(wěn)定平衡位置。因此，-π＜θe＜π的區(qū)域稱(chēng)為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)。

矩角特性曲線(xiàn)上的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩最大值（Tjmax）表示步進(jìn)電動(dòng)機(jī)承受負(fù)載的能力，與磁路結(jié)構(gòu)、繞組匝數(shù)和通入的電流大小等因素有關(guān)，是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最主要的性能指標(biāo)之一，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)中都會(huì)給出最大靜轉(zhuǎn)矩。4.3.2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)特性矩角特性曲線(xiàn)4.3.2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)特性電機(jī)長(zhǎng)度電機(jī)型號(hào)電機(jī)接口額定電流靜力矩繞組電阻繞組電感定位力矩轉(zhuǎn)子慣量電機(jī)質(zhì)量單出軸P=插座，L=引線(xiàn)ANmΩmHmNmgcm2kg25.3mmMS17HD5P4027P0.270.2042505200.15MS17HD5P4070P0.70.216.28.3MS17HD5P4100P10.213.14MS17HD5P4150P1.50.201.251.5634.3mmMS17HD4P4040P0.40.34305112380.21MS17HD4P4065P0.650.328.715.4MS17HD4P4100P10.334.27.5MS17HD4P4150P1.50.321.72.939.8mm1StackMS17HD2P4040P0.40.48245615570.28MS17HD2P4100P10.483.98.9MS17HD2P4150P1.50.501.984.3MS17HD2P4200P20.481.042.248.3mm2StackMS17HD6P4050P0.50.67245325820.36MS17HD6P4100P10.634.911.5MS17HD6P4150P1.50.622.24.9MS17HD6P4200P20.631.32.962.8mm3StackMS17HDBP4100P10.825.614.6301230.6MS17HDBP4150P1.50.8837.7MS17HDBP4200P20.831.493.8表4-1MS17HD系列2相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)表動(dòng)態(tài)特性是指步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的特性，它直接影響系統(tǒng)工作的可靠性和系統(tǒng)的快速反應(yīng)，包括（1）單步運(yùn)行狀態(tài)（2）連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，2.動(dòng)態(tài)特性4.3.2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)特性這種特性受驅(qū)動(dòng)電路特性的影響，因此，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一般跟驅(qū)動(dòng)器配對(duì)使用，以獲得最佳的動(dòng)態(tài)特性。動(dòng)態(tài)特性是指步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的特性，它直接影響系統(tǒng)工作的可靠性和系統(tǒng)的快速反應(yīng)，包括單步運(yùn)行狀態(tài)和連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，這種特性受驅(qū)動(dòng)電路特性的影響，因此，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一般跟驅(qū)動(dòng)器配對(duì)使用，以獲得最佳的動(dòng)態(tài)特性。2.動(dòng)態(tài)特性4.3.2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)特性動(dòng)態(tài)穩(wěn)定區(qū)4.3.2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)特性（1）單步運(yùn)行狀態(tài)

單步運(yùn)行狀態(tài)是指步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在單相或多相通電狀態(tài)下，僅改變一次通電狀態(tài)的運(yùn)行方式，或輸入脈沖頻率非常低，以致加第二個(gè)脈沖前，前一步已經(jīng)走完，轉(zhuǎn)子運(yùn)行已經(jīng)停止的運(yùn)行狀態(tài)。

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在單步運(yùn)行時(shí)所能帶動(dòng)的最大負(fù)載可由相鄰兩條矩角特性交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩Tst來(lái)確定，Tst稱(chēng)為最大負(fù)載能力，也稱(chēng)為啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。4.3.2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)特性（1）單步運(yùn)行狀態(tài)

實(shí)際上，在負(fù)載轉(zhuǎn)矩小于啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的條件下，當(dāng)一個(gè)輸入脈沖施加到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)上,電機(jī)向新的平衡位置移動(dòng)時(shí)，會(huì)因?yàn)檗D(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量而在平衡位置附近做微小的振蕩，經(jīng)過(guò)一定的穩(wěn)定時(shí)間之后才能穩(wěn)定在平衡位置，如圖所示。因此，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)容易產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。當(dāng)脈沖連續(xù)輸入時(shí)，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)往往會(huì)出現(xiàn)超前或滯后。如果轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)無(wú)法跟上輸入脈沖信號(hào)，就會(huì)出現(xiàn)失步現(xiàn)象。4.3.2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)特性（2）連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)

當(dāng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在輸入脈沖頻率較高，其周期比轉(zhuǎn)子振蕩過(guò)渡過(guò)程時(shí)間還短時(shí)，轉(zhuǎn)子做連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)行狀態(tài)稱(chēng)為連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。4.3.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)原理步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的性能是由電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電源（也叫驅(qū)動(dòng)器）共同確定，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源應(yīng)滿(mǎn)足下述要求。(1)驅(qū)動(dòng)電源的相數(shù)、通電方式、電壓和電流都應(yīng)滿(mǎn)足步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制要求；

(2)驅(qū)動(dòng)電源要滿(mǎn)足啟動(dòng)頻率和運(yùn)行頻率的要求；(3)能在較寬的頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制；(4)能最大限度地抑制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的振蕩；(5)工作可靠，對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種干擾有較強(qiáng)的抑制作用；(6)成本低、效率高，安裝和維護(hù)方便。4.3.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)原理

驅(qū)動(dòng)電源是將來(lái)自控制系統(tǒng)或信號(hào)源送來(lái)的脈沖信號(hào)及方向信號(hào)按要求的分配方式自動(dòng)地循環(huán)供給電機(jī)各相繞組，以驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子正反向旋轉(zhuǎn)。只要控制輸入電脈沖的數(shù)量及頻率就可精確控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)速。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)器=環(huán)形脈沖分配器+功率放大器4.3.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)原理1.脈沖分配器

脈沖分配器(也稱(chēng)環(huán)形分配器)的主要作用是根據(jù)運(yùn)行指令把脈沖信號(hào)按一定的邏輯關(guān)系分配到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)每一相的功率放大器上。（1）硬環(huán)分（2）軟環(huán)分硬件環(huán)分由數(shù)字邏輯電路構(gòu)成，一般放在驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部，其優(yōu)點(diǎn)是分配脈沖速度快，不占用CPU的時(shí)間，缺點(diǎn)是不易實(shí)現(xiàn)變拍驅(qū)動(dòng)，增加的硬件電路降低了驅(qū)動(dòng)器的可靠性。軟件環(huán)分由控制系統(tǒng)用軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，能降低硬件成本，提高系統(tǒng)的可靠性，易于實(shí)現(xiàn)變拍驅(qū)動(dòng)，尤其是對(duì)多相的脈沖分配具有更大的優(yōu)點(diǎn)。但由于軟環(huán)分占用計(jì)算機(jī)的運(yùn)行時(shí)間，易影響步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度。（1）硬環(huán)分CNC裝置電源環(huán)形分配器A相驅(qū)動(dòng)B相驅(qū)動(dòng)C相驅(qū)動(dòng)FULL/HALFDIRCLKM硬件環(huán)形分配驅(qū)動(dòng)與數(shù)控裝置的連接方向控制信號(hào)4.3.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)原理CH250是國(guó)產(chǎn)三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)環(huán)形分配器專(zhuān)用集成電路芯片，通過(guò)控制端的不同接法可組成三相雙三拍和三相六拍的工作方式。ABCABC4.3.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)原理（1）硬環(huán)分編制不同的環(huán)形分配程序，直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)各繞組的通、斷電。可使線(xiàn)路簡(jiǎn)化，成本下降，可靈活地改變步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制方案。8255PA0PA1PA2PA3PA4PA5放大器X向

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)ABC110A0D4.3.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)原理（2）軟環(huán)分四相雙四拍步進(jìn)電動(dòng)機(jī)軟環(huán)分10ABPA0PA1PA2…中間電路X向電動(dòng)機(jī)0C01ABPA0PA1PA2…中間電路X向電動(dòng)機(jī)1C11ABPA0PA1PA2…中間電路X向電動(dòng)機(jī)0C00ABPA0PA1PA2…中間電路X向電動(dòng)機(jī)1C01ABPA0PA1PA2…中間電路X向電動(dòng)機(jī)0C10ABPA0PA1PA2…中間電路X向電動(dòng)機(jī)1C①②③④⑤⑥A01AB03B02BC06C04CA054.3.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)原理三相六拍步進(jìn)電動(dòng)機(jī)軟環(huán)分（2）軟環(huán)分4.3.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)原理兩個(gè)三相六拍步進(jìn)電動(dòng)機(jī)軟環(huán)分改變進(jìn)給脈沖頻率f→改變步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速硬件環(huán)分：控制CP的頻率。軟件環(huán)分：控制相鄰兩次軟件環(huán)分狀態(tài)之間的延時(shí)。A01AB03B02BC06C04CA05ABC4.3.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)原理（3）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的速度控制4.3.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)原理2.功率放大器

由于脈沖分配器輸出的電流只有幾毫安，而步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流較大，如CH250脈沖分配器的輸出電流大約為200-400μA，如鳴志42基座電機(jī)MS17HD5P4100-000每相繞組額定電流為1A。因此，脈沖分配器輸出的電流必須經(jīng)功率放大器將脈沖電流進(jìn)行放大才能驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。

（1）單電壓功率放大電路（2）高低壓切換型功率放大電路（3）斬波恒流功率放大電路（4）雙極性功率放大器4.3.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)原理（1）單電壓功率放大電路4.3.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)原理（2）高低壓切換型功率放大電路4.3.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)原理（3）斬波恒流功率放大電路ABCA’B’C’ABCA’B’C’ABCA’B’C’反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子不是永久磁鐵，每相電流一個(gè)方向即可，即單極性驅(qū)動(dòng)。4.3.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)原理（4）雙極性功率放大器永磁性步進(jìn)電動(dòng)機(jī)：假設(shè)轉(zhuǎn)子順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，黃色箭頭代表相電流產(chǎn)生的磁力線(xiàn)方向?yàn)榱宿D(zhuǎn)子連續(xù)旋轉(zhuǎn)，下一步Ａ相繞組如何通電？可見(jiàn)繞組需要正反向電流。4.3.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)原理（4）雙極性功率放大器4.3.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)原理（4）雙極性功率放大器脈沖分配器+功率放大器=步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器4.3.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)原理4.3.4步進(jìn)電動(dòng)機(jī)選用4.3.4步進(jìn)電動(dòng)機(jī)選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算和選型步驟如下：(1)根據(jù)絲杠導(dǎo)程，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角，脈沖當(dāng)量等運(yùn)動(dòng)參數(shù)，計(jì)算減速比i；(2)根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，計(jì)算加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jeq；(3)計(jì)算不同工況下加在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的等效轉(zhuǎn)矩Teq；(4)取其中最大的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩，作為確定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩的依據(jù)，初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)；(5)根據(jù)運(yùn)行矩頻特性、起動(dòng)慣頻特性等，對(duì)初選的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行校核。4.3.4步進(jìn)電動(dòng)機(jī)選用方法幾種工況下電機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩空載起動(dòng)T負(fù)=T慣+T摩快進(jìn)運(yùn)行T負(fù)=T摩負(fù)載勻速運(yùn)行T負(fù)=T切+T摩負(fù)載加速運(yùn)行T負(fù)=T切+T摩+T慣T慣不知道怎么辦？先按已經(jīng)算出來(lái)的T切和T摩初步選擇電機(jī)（忽略T慣）然后根據(jù)選出的電機(jī)計(jì)算T慣最后驗(yàn)算電機(jī)是否滿(mǎn)足要求。不滿(mǎn)足要求，重選一個(gè)稍大一點(diǎn)的電機(jī)再驗(yàn)算,直至滿(mǎn)足要求。數(shù)值最大計(jì)算舉例已知進(jìn)給系統(tǒng)移動(dòng)部件總質(zhì)量M=50kg，沿運(yùn)動(dòng)方向的總負(fù)載力FL=200N，摩擦系數(shù)0.1；齒輪軸部件I的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J=5*10-4kgm2

；齒數(shù)Z=20，模數(shù)為1mm。脈沖當(dāng)量取為0.01mm，工進(jìn)速度為VA工＝60mm／min、快進(jìn)速度取為VA快＝3.6m／min，試選用合適的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。解

（工進(jìn)）

（快進(jìn)）

1）選電機(jī)計(jì)算舉例計(jì)算舉例計(jì)算舉例計(jì)算舉例計(jì)算舉例若選用110系列步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，設(shè)脈沖當(dāng)量取為0.01mm工進(jìn)速度為VA工＝60mm／min，f工進(jìn)=60/0.01/60脈沖/秒=100Hz快進(jìn)速度取為VA快＝3.6m／min，f快進(jìn)=3600/0.01/60脈沖/秒=6000Hz驗(yàn)算合格計(jì)算舉例2）選驅(qū)動(dòng)器4.4.1有刷直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理

直流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括直流伺服電機(jī)和配套的驅(qū)動(dòng)器。

圖4-33a為有刷直流電動(dòng)機(jī)（DC）基本結(jié)構(gòu)，主要包括殼體、永磁體定子、纏繞在鐵心上的繞組轉(zhuǎn)子（也叫電樞）、電刷和換向器，當(dāng)在電刷兩端的接線(xiàn)端子上通以直流電壓時(shí)，轉(zhuǎn)子就連續(xù)地旋轉(zhuǎn)。鐵心上的多圈繞組是為了增大電磁轉(zhuǎn)矩，并減少其波動(dòng)。由勵(lì)磁線(xiàn)圈代替代替永磁體定子的有刷直流電動(dòng)機(jī)是他勵(lì)型的，通常用于大功率的工業(yè)設(shè)備中。一般的智能機(jī)電系統(tǒng)屬于中小功率范疇，通常采用永磁體作為定子，二者工作原理類(lèi)似。圖4-33b為應(yīng)用在機(jī)器人，航模上的微型有刷直流電動(dòng)機(jī)。4.4.1有刷直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理4.4.1有刷直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理1.有槽型

將電樞線(xiàn)圈纏繞在鐵芯繞組槽內(nèi)，繞組槽數(shù)最小為3，槽數(shù)越多，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)越平穩(wěn)，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。在模型電機(jī)中，最常見(jiàn)的是轉(zhuǎn)子有3個(gè)槽的電樞，其次是轉(zhuǎn)子有5槽、7槽、9槽的電樞。在工業(yè)電機(jī)中，繞組槽數(shù)較多，通常有十幾個(gè)到幾十個(gè)。圖4-35為3槽和12槽的電樞。有刷直流電動(dòng)機(jī)按電樞結(jié)構(gòu)可以分為有槽型、無(wú)槽型、無(wú)鐵芯（空心杯）型和盤(pán)型等。4.4.1有刷直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理3.空心杯型在無(wú)槽型電樞中，線(xiàn)圈固定在電樞鐵心的表面，鐵心和線(xiàn)圈作為整體一起旋轉(zhuǎn)。鐵芯只是用來(lái)穩(wěn)定和加大磁通量的，實(shí)際上可以固定鐵芯，只旋轉(zhuǎn)線(xiàn)圈。這種旋轉(zhuǎn)的線(xiàn)圈往往被繞成杯狀，因此，這種電機(jī)又被稱(chēng)為空心杯電機(jī)，由于鐵芯不轉(zhuǎn)，所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小。2.無(wú)槽型

為了減少齒槽轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，這種電機(jī)直接放棄了槽結(jié)構(gòu)，而是選擇了直接將電樞線(xiàn)圈纏繞在平滑的鐵心表面，用環(huán)樹(shù)脂固化成型并與鐵心粘結(jié)在一起，因?yàn)榫€(xiàn)圈需要承受施加于它的電磁力和旋轉(zhuǎn)時(shí)自然會(huì)產(chǎn)生的離心力，所以對(duì)纏繞的強(qiáng)度有一定要求。4.4.1有刷直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理4.盤(pán)型

盤(pán)形電樞的特點(diǎn)是電樞的直徑遠(yuǎn)大于長(zhǎng)度，電樞有效導(dǎo)體沿徑向排列，定轉(zhuǎn)子間的氣隙為軸向平面氣隙，主磁通沿軸向通過(guò)氣隙，如圖4-37所示。圓盤(pán)中電樞繞組可以是印制繞組或繞線(xiàn)式繞組，后者功率比前者大。4.4.2有刷直流電動(dòng)機(jī)的特性1.等效電路4.4.2有刷直流電動(dòng)機(jī)的特性2.機(jī)械特性4.4.2有刷直流電動(dòng)機(jī)的特性3.調(diào)節(jié)特性4.4.2有刷直流電動(dòng)機(jī)的特性4.動(dòng)態(tài)特性

過(guò)渡過(guò)程主要由機(jī)械慣性引起，因此，為了推導(dǎo)方便，假定電機(jī)在空載狀態(tài)下完成過(guò)渡過(guò)程，即TL=0，并忽略粘性摩擦,即D=04.4.2有刷直流電動(dòng)機(jī)的特性4.動(dòng)態(tài)特性令則轉(zhuǎn)速二階常微分方程4.4.2有刷直流電動(dòng)機(jī)的特性4.動(dòng)態(tài)特性轉(zhuǎn)速二階常微分方程用同樣的方法，可以得到過(guò)渡過(guò)程中電樞電流Ia隨時(shí)間變化的規(guī)律。a）4τd

≤

τj

b）4τd＞τj4.4.2有刷直流電動(dòng)機(jī)的特性4.動(dòng)態(tài)特性當(dāng)τd＜＜τj時(shí)，τd可以忽略不計(jì)4.4.2有刷直流電動(dòng)機(jī)的特性4.動(dòng)態(tài)特性拉氏變換4.4.2有刷直流電動(dòng)機(jī)的特性4.動(dòng)態(tài)特性通常系統(tǒng)黏性阻尼系數(shù)D較小，電感La相對(duì)于電樞電阻Ra較小，可以將其忽略4.4.2有刷直流電動(dòng)機(jī)的特性4.動(dòng)態(tài)特性機(jī)械時(shí)間常數(shù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩引起的電機(jī)轉(zhuǎn)速變化程度反拉氏變換得到的

與時(shí)域分析得到的一樣

4.4.2有刷直流電動(dòng)機(jī)的特性4.動(dòng)態(tài)特性為階躍信號(hào)時(shí)，相對(duì)于呈現(xiàn)一階滯后特性為階躍信號(hào)時(shí)，相對(duì)于呈現(xiàn)一階滯后特性4.4.2有刷直流電動(dòng)機(jī)的特性4.動(dòng)態(tài)特性空載狀態(tài)下有刷直流電機(jī)頻域輸入輸出關(guān)系4.4.3有刷直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理

有刷直流電動(dòng)機(jī)，雖然施加電壓就可以旋轉(zhuǎn)，但智能機(jī)電系統(tǒng)經(jīng)常要實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)/停止、加速/減速、正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)、定速/變速等十分精細(xì)的運(yùn)轉(zhuǎn)，這就需要對(duì)對(duì)外加電壓的大小和方向進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。具有控制功能的直流電動(dòng)機(jī)叫做直流伺服電機(jī)，它通常需要與驅(qū)動(dòng)電路（驅(qū)動(dòng)器）配合使用。

中小功率的有刷直流電動(dòng)機(jī)通常使用PWM改變加在電樞上的電壓來(lái)進(jìn)行控制，PWM（PulseWidthModulation，脈沖寬度調(diào)制）通過(guò)對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來(lái)等效地獲得所需要波形(含形狀和幅值)，它的理論基礎(chǔ)是面積等效原理。面積相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。圖

形狀不同而面積相同的各種窄脈沖e)單位脈沖d(t)tOa)矩形c)三角形d)正弦半波tOtOtOf(t)直流電機(jī)近似為慣性環(huán)節(jié)效果基本相同環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同f(t)f(t)f(t)b)矩形tOf(t)4.4.3有刷直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理1.面積等效原理大功率晶體管工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，開(kāi)關(guān)周期T恒定，改變開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間τ使電機(jī)兩端得到寬度隨τ變化的電壓脈沖，按照面積等效原理，得到等效平均電壓，從而調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。平均電壓：4.4.3有刷直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理μ∈(0~1)2.轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)控制4.4.3有刷直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理直流伺服電機(jī)的H橋PWM變換器2.轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)控制4.4.3有刷直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理直流伺服電機(jī)的H橋PWM變換器ton>T/2,

Ud>0，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。ton<T/2,Ud<0，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。ton=T/2,Ud=0，電動(dòng)機(jī)停止。2.轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)控制4.4.3有刷直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理3.轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制4.4.3有刷直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理3.轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制a）變換前的系統(tǒng)框圖b）變換后的系統(tǒng)框圖圖4-53有刷直流伺服電機(jī)速度閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖機(jī)械時(shí)間常數(shù)和機(jī)械特性變?yōu)?.4.3有刷直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理3.轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制4.4.3有刷直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理4.舵機(jī)控制常用舵機(jī)SG904.4.3有刷直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理4.舵機(jī)控制舵機(jī)控制信號(hào)脈沖寬度與位置對(duì)應(yīng)關(guān)系4.4.4有刷直流伺服電機(jī)選用

有刷直流伺服電機(jī)的特性明顯優(yōu)于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，尤其是采用閉環(huán)控制的有刷直流電動(dòng)機(jī)，在額定電壓和額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩內(nèi)，轉(zhuǎn)速基本可以保持恒定，因此其選擇過(guò)程不必像步進(jìn)電動(dòng)機(jī)那樣復(fù)雜，主要考慮以下四個(gè)方面：（1）連續(xù)工作扭矩<伺服電機(jī)額定扭矩（2）瞬時(shí)最大扭矩<伺服電機(jī)最大扭矩

（3）慣量比<電機(jī)規(guī)定的慣量比（4）連續(xù)工作速度<電機(jī)額定轉(zhuǎn)速

有刷直流伺服電機(jī)的選擇原則是，首先根據(jù)工況正確地計(jì)算電機(jī)軸的負(fù)載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和功率等，然后按其中某一個(gè)或幾個(gè)計(jì)算結(jié)果，根據(jù)供應(yīng)商或生產(chǎn)商的樣本或網(wǎng)站中提供的技術(shù)參數(shù)，初選一個(gè)電機(jī)，然后對(duì)其余指標(biāo)進(jìn)行校核。4.4.4有刷直流伺服電機(jī)選用電機(jī)參數(shù)DCU17025G06DCU17025G12DCU17025G18DCU17025G24額定電壓（V）6121824空載轉(zhuǎn)速（rpm）10400104001070011400空載電流（mA）12.38.26.33.5名義轉(zhuǎn)速（rpm）7310752078008260最大連續(xù)轉(zhuǎn)矩（mNm）3.693.903.883.89最大連續(xù)電流（A）0.6860.3650.2500.195堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩（mNm）12.4714.1614.4714.91堵轉(zhuǎn)電流（A）2.271.290.910.73最大效率（%）86838487端電阻（Ω）2.69.319.832.7端電感（mH）0.0680.2720.6000.900轉(zhuǎn)矩常數(shù)（mNm/A）5.4910.9815.9220.32速度常數(shù)（rpm/V）1740870600470速度/轉(zhuǎn)矩斜率（rpm/mNm）837737746756機(jī)械時(shí)間常數(shù)（ms）5.965.805.795.91轉(zhuǎn)子慣量（gcm2）0.6800.7520.7410.7464.4.4有刷直流伺服電機(jī)選用

當(dāng)被控對(duì)象作頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)或負(fù)載周期性變化時(shí)，還需檢查電機(jī)是否過(guò)熱，為此需計(jì)算一個(gè)周期內(nèi)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的均方根值，并且應(yīng)使此均方根值小于電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩。T為工作循環(huán)周期，T1、T2、...、Tn分別為一個(gè)工作循環(huán)中加在電機(jī)軸上的不同轉(zhuǎn)矩，t1、t2、...、tn分別為一個(gè)工作循環(huán)中不同轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的工作時(shí)長(zhǎng)4.4.4有刷直流伺服電機(jī)選用

在有些應(yīng)用場(chǎng)合，要求有良好的快速響應(yīng)特性，隨著控制信號(hào)的變化，電機(jī)應(yīng)在較短的時(shí)間內(nèi)完成必需的動(dòng)作。如數(shù)控機(jī)床需要具有良好的快速響應(yīng)特性才能保證加工精度和表面質(zhì)量。電機(jī)的響應(yīng)特性與負(fù)載慣量比息息相關(guān)。表4-7部分智能機(jī)電系統(tǒng)的慣量比推薦范圍類(lèi)型慣量比N推薦范圍高速貼片機(jī)≤1數(shù)控機(jī)床、關(guān)節(jié)機(jī)器人≤(2~5)大型機(jī)械≤304.4.5

無(wú)刷直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理

無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)（BrushlessDCservomotor，BLDC）是由有刷直流電動(dòng)機(jī)發(fā)展而來(lái)的，其轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生機(jī)理與有刷直流電動(dòng)機(jī)相同，只是為了消除電刷和機(jī)械換向器，在無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)中通常將永磁體和電樞繞組反裝，即轉(zhuǎn)子是永磁體，定子是多相電樞繞組，多采用三相，三相繞組可以接成三角形或星形，星形比較常用。此外，就電機(jī)整體結(jié)構(gòu)而言，又分為內(nèi)轉(zhuǎn)子式和外轉(zhuǎn)子式。4.4.5

無(wú)刷直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理

轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，定子繞組的各線(xiàn)圈邊將輪流經(jīng)過(guò)N極和S極，為了使定子繞組中的電流方向能隨其線(xiàn)圈邊所在處的磁場(chǎng)極性交替變化，需要使用開(kāi)關(guān)控制器和位置傳感器組成換相裝置，位置傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁極空間位置，確定電樞繞組各線(xiàn)圈邊所在處磁場(chǎng)的極性，據(jù)此控制開(kāi)關(guān)器件的通斷，進(jìn)而控制電樞繞組的導(dǎo)通情況及繞組電流的方向。4.4.5

無(wú)刷直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理

定子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和繞組電流波形。為了突出主要問(wèn)題分析中做如下假定：①氣隙磁場(chǎng)僅由轉(zhuǎn)子上的永磁體建立，所產(chǎn)生的氣隙磁密在永磁體中央所覆蓋的120°范圍內(nèi)保持恒定，在N、S極兩永磁體之間線(xiàn)性變化;②直流側(cè)電流恒定；③繞組電流的換相是瞬間完成的。由圖可見(jiàn)，無(wú)刷直流電機(jī)的反電勢(shì)、繞組電流都非常接近方波。4.4.6

無(wú)刷直流伺服電機(jī)選用

根據(jù)負(fù)載和轉(zhuǎn)速要求，按照生產(chǎn)廠(chǎng)家提供的技術(shù)參數(shù)，選擇合適的型號(hào)并進(jìn)行校驗(yàn)。4.4.6

無(wú)刷直流伺服電機(jī)選用交流電機(jī)一般都為三相異步型同步型（1）交流同步電機(jī)：轉(zhuǎn)子由永磁材料制成，隨著定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的變化，轉(zhuǎn)子也做相應(yīng)頻率的速度變化，而且轉(zhuǎn)子速度等于定子速度，所以稱(chēng)“同步”。（2）交流異步電機(jī)：轉(zhuǎn)子由感應(yīng)線(xiàn)圈和鐵心材料構(gòu)成。定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子的感應(yīng)線(xiàn)圈，轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈產(chǎn)生感應(yīng)電流，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)追隨定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的變化，但轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)變化永遠(yuǎn)小于定子磁場(chǎng)的變化。4.5

交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理及選用4.5.1

交流同步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理VSVS脈沖編碼器轉(zhuǎn)子定子接線(xiàn)盒定子三相繞組定子由電工鋼片疊制而成，定子繞組通常為三相，采用三相正弦波電流供電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子由永久磁鋼構(gòu)成磁極，同軸連接檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁極位置的光電編碼器。因效率高，體積小，多用在進(jìn)給伺服系統(tǒng)

假設(shè)每相繞組只有一個(gè)線(xiàn)匝，分別嵌放在定子內(nèi)圓周的6個(gè)凹槽之中?，F(xiàn)將三相繞組A、B、C的末端X、Y、Z相連，首端A、B、C接三相正弦交流電源。電流的正方向規(guī)定為從首端流向末端，且A相繞組的電流作為參考正弦量，即iA的初相位為零。工作原理4.5.1交流同步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理三相交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，nr＝ns＝60f4.5.1交流同步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理4.5.1交流同步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理只要改變交流伺服電機(jī)的供電頻率f

，即可改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，所以交流伺服電機(jī)調(diào)速應(yīng)用最多的是變頻調(diào)速。主要環(huán)節(jié)是：提供變頻電源的變頻器，常用交—直—交變頻。4.5.1交流同步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理主要內(nèi)容先將交流電整流成直流電，然后將直流電壓變成矩形脈沖波電壓，矩形脈沖波的基波是所需的變頻電壓。該調(diào)頻方式所得交流電的波動(dòng)小，調(diào)頻范圍比較寬，調(diào)節(jié)線(xiàn)性度好。SPWM（正弦波PWM）變頻器是目前應(yīng)用最廣、最基本的一種交—直—交型電壓型變頻器，在交流調(diào)速系統(tǒng)中獲得廣泛應(yīng)用。交—直—交變頻：4.5.3交流伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)uωtuOOωtD7D8D9D10D11D12T1T2T3T4T5T6uauaububucuciBiAiCSPWM變壓變頻器調(diào)制原理（以單相為例）正弦脈寬調(diào)制（SPWM）波形:

正弦波等效的一系列等幅不等寬的矩形脈沖波。等效原理：把正弦波分成n等分，每一區(qū)間面積用與其相等的等幅不等寬的矩形面積代替。每相正弦波的正負(fù)半周均如此處理。由于脈沖頻率很高，通常為25kHz，繞組電感起平滑作用，所以繞組電流基本上三相正弦波。4.5.3交流伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)4.5.1

交流同步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理三相正弦脈沖寬度調(diào)制(SPWM)4.5.1

交流同步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理三相正弦脈沖寬度調(diào)制(SPWM)交流同步電機(jī)位置伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖定子和轉(zhuǎn)子都由鐵心與繞組組成，繞組一般為三相，定子繞組通以電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子有線(xiàn)繞式和鼠籠式兩種構(gòu)造。轉(zhuǎn)速受負(fù)載的變化影響較大，但成本低，多用在主軸伺服系統(tǒng)。4.5.2交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理4.5.2交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理

ns—同步轉(zhuǎn)速f—交流電源頻率（定子供電頻率）s—轉(zhuǎn)差率，s=(ns－nr)/nsp—極對(duì)數(shù)4.5.2交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理4.5.3交流伺服電動(dòng)機(jī)選用

交流伺服電機(jī)在體積相同時(shí)輸出功率比直流電動(dòng)機(jī)高10%到70%，容量更大、供電電壓更高，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的轉(zhuǎn)速和更強(qiáng)的過(guò)載能力。在智能機(jī)電系統(tǒng)中越來(lái)越受到青睞，并逐漸取代直流電動(dòng)機(jī)成為主流選擇。

電機(jī)型號(hào)

MS1H1-05B30CB10B30CB20B30CB40B30CB55B30CB75B30CB10C30CB機(jī)座(mm)40406060808080額定功率

(kW)0.050.10.20.40.550.751.0額定電壓

(V)220220220220220220220額定轉(zhuǎn)矩(N·m)0.160.320.641.271.752.393.18最大轉(zhuǎn)矩

(N·m)0.561.122.244.456.138.3711.13額定電流

(A)1.31.31.52.53.94.46.2最大電流

(A)4.74.75.89.81516.924額定轉(zhuǎn)速

nN(rpm)3000300030003000300030003000最高轉(zhuǎn)速

nmax(rpm)7000700070007000700070007000轉(zhuǎn)矩系數(shù)(N·m/A)0.150.260.460.530.490.580.46轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

(kg·cm2)，括號(hào)內(nèi)數(shù)指帶抱閘電機(jī)0.026(0.028)0.041(0.043)0.094(0.106)0.145(0.157)0.55(/)0.68(0.071)0.82(0.87)表4-9

匯川MS1H1低慣量、小容量電機(jī)技術(shù)參數(shù)4.5.3交流伺服電動(dòng)機(jī)選用

同直流伺服電機(jī)的選擇過(guò)程一樣，選擇交流伺服電機(jī)也主要根據(jù)系統(tǒng)連續(xù)工作扭矩、瞬時(shí)最大扭矩、慣量比和連續(xù)工作速度等參數(shù)，對(duì)照生產(chǎn)廠(chǎng)商提供的樣本參數(shù)表挑選符合要求的交流伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器。

現(xiàn)代交流伺服驅(qū)動(dòng)器通常配備有多種通信接口，如RS-232、RS-485、以太網(wǎng)、CAN總線(xiàn)和EtherCAT等，這些接口使得驅(qū)動(dòng)器能夠輕松地與各種上位機(jī)系統(tǒng)、工業(yè)計(jì)算機(jī)或自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)縫集成4.5.3交流伺服電動(dòng)機(jī)選用4.5.3交流伺服電動(dòng)機(jī)選用連續(xù)工作扭矩<伺服電機(jī)額定扭矩瞬時(shí)最大扭矩<伺服電機(jī)最大扭矩慣量比<電機(jī)規(guī)定的慣量比連續(xù)工作速度<電機(jī)額定轉(zhuǎn)速4.5.3交流伺服電動(dòng)機(jī)選用4.6.1驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)項(xiàng)目實(shí)踐28BYJ-48是價(jià)格低廉的小型5線(xiàn)4相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，廣泛應(yīng)用于家用電器、汽車(chē)電子、安防設(shè)備、智能家居和教育DIY項(xiàng)目上?！?8”表示電機(jī)殼的外徑是28mm，“BYJ”三個(gè)字母分別表示步進(jìn)、永磁和減速，“48”表示電機(jī)繞組有4相，可以工作在8拍模式。4.6.1步進(jìn)電動(dòng)機(jī)拆裝實(shí)踐請(qǐng)準(zhǔn)備一個(gè)28BYJ-48或其他型號(hào)的步進(jìn)減速電機(jī)，對(duì)其進(jìn)行拆裝，觀察里面的定子繞組結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，計(jì)算其步距角，分析其齒輪減速的傳動(dòng)比。對(duì)照本章的知識(shí)，深刻理解步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。注意：（1）操作前需要將電源斷開(kāi)，避免電擊事故。（2）使用專(zhuān)業(yè)的工具和材料，提前準(zhǔn)備。（3）拆卸時(shí)不要用力過(guò)大，以免損壞電機(jī)內(nèi)