單相異步電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、伺服電動(dòng)機(jī)

1、單相異步電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電機(jī) 、伺服電動(dòng)機(jī)、伺服電動(dòng)機(jī)7.1三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī) 7.1.1三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)動(dòng)原理三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)動(dòng)原理 7.1.2三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性 7.1.3三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌與技術(shù)數(shù)據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌與技術(shù)數(shù)據(jù) 7.1.4三相異步電動(dòng)機(jī)的使用三相異步電動(dòng)機(jī)的使用7.2 單相異步電動(dòng)機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī) 7.2.1 分相式單相異步電動(dòng)機(jī)分相式單相異步電動(dòng)機(jī) 7.2.2 罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)7.3 直流電機(jī)直流電機(jī) 7.3.1 直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)及工

2、作原理 7.3.2 直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 7.3.3 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 7.3.4 直流電動(dòng)機(jī)的使用直流電動(dòng)機(jī)的使用7.4 控制電機(jī)控制電機(jī) 7.4.1步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī) 7.4.2伺服電機(jī)伺服電機(jī)7.2 單相異步電動(dòng)機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī)一、一、 單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：定子放單相繞組（通定子放單相繞組（通220V單相交流電）單相交流電） 轉(zhuǎn)子一般用鼠籠式。轉(zhuǎn)子一般用鼠籠式。定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子定子繞組繞組1it220V1i NS 當(dāng)定子繞組產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)增加時(shí)，根據(jù)右手螺旋定則當(dāng)定子繞組產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)增加時(shí)，根據(jù)右手螺旋定則和

3、左手定則，可知轉(zhuǎn)子導(dǎo)條左、右受力大小相等方向相反和左手定則，可知轉(zhuǎn)子導(dǎo)條左、右受力大小相等方向相反，所以沒有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。，所以沒有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。在電流正半周在電流正半周在電流負(fù)半周在電流負(fù)半周？轉(zhuǎn)子借助其它力量轉(zhuǎn)動(dòng)后，外力去除后仍按原方轉(zhuǎn)子借助其它力量轉(zhuǎn)動(dòng)后，外力去除后仍按原方 向繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。向繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。其原理分析如下：其原理分析如下： 定子繞組產(chǎn)生的脈動(dòng)磁場(chǎng)（定子繞組產(chǎn)生的脈動(dòng)磁場(chǎng)（ ），可用），可用正、反兩個(gè)正、反兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)合成而等效。即：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)合成而等效。即：- + -t m = + -= m/2脈動(dòng)磁場(chǎng)的分解脈動(dòng)磁場(chǎng)的分解 - + + - 02s121ss1T2T正反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的合成轉(zhuǎn)矩特

4、性正反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的合成轉(zhuǎn)矩特性合成轉(zhuǎn)矩合成轉(zhuǎn)矩s起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為零。為零。01s22s21s（正向）（正向）（反向）（反向）正正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)反反電容分相式起動(dòng)電容分相式起動(dòng)二、單相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)二、單相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)KDU1I2ICWSTW: 主繞組（工作繞組）主繞組（工作繞組）ST：?jiǎn)?dòng)繞組：?jiǎn)?dòng)繞組K：離心開關(guān)：離心開關(guān)AXAXWSTAXAXKDU1I2ICWSTU1I2I12接近接近90電容分相式單相異步電容分相式單相異步 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)原理電動(dòng)機(jī)起動(dòng)原理1it2iKDU1I2ICWSTAXAXWSTAXAXt=t0 NS1it2it=t0WSTAXAXNSt=t1 磁場(chǎng)逆時(shí)針磁場(chǎng)逆時(shí)針方

5、向旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)WSTAXAX NSt=t0t=t11it2it=t0啟動(dòng)時(shí)開關(guān)啟動(dòng)時(shí)開關(guān)K閉合，使兩繞組電流相位差約閉合，使兩繞組電流相位差約為為90，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，電機(jī)轉(zhuǎn)起來；，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，電機(jī)轉(zhuǎn)起來；轉(zhuǎn)動(dòng)正常以后離心開關(guān)被甩開，啟動(dòng)繞組被轉(zhuǎn)動(dòng)正常以后離心開關(guān)被甩開，啟動(dòng)繞組被切斷，而電機(jī)仍按原方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。切斷，而電機(jī)仍按原方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。工作原理工作原理KDU1I2ICWSTAXAX罩極式單相電機(jī)罩極式單相電機(jī)定子定子磁極磁極轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子短路短路環(huán)環(huán) 定子通入電流以后，部分磁定子通入電流以后，部分磁通穿過短路環(huán)，并在其中產(chǎn)生通穿過短路環(huán)，并在其中產(chǎn)生感應(yīng)電流。短路環(huán)中的電流阻感應(yīng)電流

6、。短路環(huán)中的電流阻礙磁通的變化，致使有短路環(huán)礙磁通的變化，致使有短路環(huán)部分和沒有短路環(huán)部分產(chǎn)生的部分和沒有短路環(huán)部分產(chǎn)生的磁通有了相位差，從而形成旋磁通有了相位差，從而形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)起來。轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)起來。 圖中電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向：順時(shí)針圖中電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向：順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。因?yàn)闆]有短路環(huán)部分的磁通比有短路環(huán)部分的旋轉(zhuǎn)。因?yàn)闆]有短路環(huán)部分的磁通比有短路環(huán)部分的磁通領(lǐng)先。磁通領(lǐng)先。 單相異步電動(dòng)機(jī)的功率小，主要制成小型電機(jī)。它的應(yīng)用單相異步電動(dòng)機(jī)的功率小，主要制成小型電機(jī)。它的應(yīng)用非常廣泛，如家用電器（洗衣機(jī)、電冰箱、電風(fēng)扇）、電動(dòng)非常廣泛，如家用電器（洗衣機(jī)、電冰箱、電風(fēng)扇）、電動(dòng)工具（如手

7、電鉆）、醫(yī)用器械、自動(dòng)化儀表等。工具（如手電鉆）、醫(yī)用器械、自動(dòng)化儀表等。 三、單相電機(jī)的使用三、單相電機(jī)的使用 單相電機(jī)的反轉(zhuǎn)（用于洗衣機(jī)、手電鉆等）單相電機(jī)的反轉(zhuǎn)（用于洗衣機(jī)、手電鉆等） （1）用開關(guān)切換電容串接的位置）用開關(guān)切換電容串接的位置 （2）用開關(guān)改變工作繞組（或起動(dòng)繞組）的極性）用開關(guān)改變工作繞組（或起動(dòng)繞組）的極性2. 單相電機(jī)的調(diào)速（有級(jí)調(diào)速，用于電風(fēng)扇）單相電機(jī)的調(diào)速（有級(jí)調(diào)速，用于電風(fēng)扇）（1）電源中串接電抗器）電源中串接電抗器（2）繞組抽頭）繞組抽頭三相異步電動(dòng)機(jī)的單相運(yùn)行三相異步電動(dòng)機(jī)的單相運(yùn)行 三相異步電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中，若其中一相和電三相異步電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中，

8、若其中一相和電源斷開，則變成單相運(yùn)行。此時(shí)和單相電機(jī)一樣，源斷開，則變成單相運(yùn)行。此時(shí)和單相電機(jī)一樣，電機(jī)仍會(huì)按原來方向運(yùn)轉(zhuǎn)。但若負(fù)載不變，三相供電機(jī)仍會(huì)按原來方向運(yùn)轉(zhuǎn)。但若負(fù)載不變，三相供電變?yōu)閱蜗喙╇?，電流將變大，?dǎo)致電機(jī)過熱。使電變?yōu)閱蜗喙╇?，電流將變大，?dǎo)致電機(jī)過熱。使用中要特別注意這種現(xiàn)象；三相異步電動(dòng)機(jī)若在啟用中要特別注意這種現(xiàn)象；三相異步電動(dòng)機(jī)若在啟動(dòng)前有一相斷電，和單相電機(jī)一樣將不能啟動(dòng)。此動(dòng)前有一相斷電，和單相電機(jī)一樣將不能啟動(dòng)。此時(shí)只能聽到嗡嗡聲，長(zhǎng)時(shí)間啟動(dòng)不了，也會(huì)過熱，時(shí)只能聽到嗡嗡聲，長(zhǎng)時(shí)間啟動(dòng)不了，也會(huì)過熱，必須趕快排除故障。必須趕快排除故障。 前面介紹的異步電動(dòng)機(jī)

9、、直流電動(dòng)機(jī)等都是作為前面介紹的異步電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)等都是作為動(dòng)力使用的，其主要任務(wù)是能量轉(zhuǎn)換，例如將電能動(dòng)力使用的，其主要任務(wù)是能量轉(zhuǎn)換，例如將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。本章介紹控制電機(jī)。轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。本章介紹控制電機(jī)。 7.4 控制電機(jī)控制電機(jī)如：伺服機(jī)將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速；如：伺服機(jī)將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速； 步進(jìn)機(jī)將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角位移或線位移。步進(jìn)機(jī)將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角位移或線位移。 控制電機(jī)的主要功能是轉(zhuǎn)換和傳遞信號(hào)。控制電機(jī)的主要功能是轉(zhuǎn)換和傳遞信號(hào)?？刂齐姍C(jī)的種類很多，本節(jié)主要介紹控制電機(jī)的種類很多，本節(jié)主要介紹步進(jìn)電機(jī)和伺服電步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)。機(jī)。 對(duì)控制電機(jī)的主要要求：對(duì)

10、控制電機(jī)的主要要求：動(dòng)作靈敏、準(zhǔn)確、動(dòng)作靈敏、準(zhǔn)確、重量輕、體積小、運(yùn)行可靠、耗電少等。重量輕、體積小、運(yùn)行可靠、耗電少等。7.4.1 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)機(jī)理機(jī)理：步進(jìn)電機(jī)是利用電磁鐵原理，將脈沖信號(hào)步進(jìn)電機(jī)是利用電磁鐵原理，將脈沖信號(hào) 轉(zhuǎn)換成線位移或角位移的電機(jī)。每來一個(gè)轉(zhuǎn)換成線位移或角位移的電機(jī)。每來一個(gè) 電脈沖，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，帶動(dòng)機(jī)械移電脈沖，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，帶動(dòng)機(jī)械移 動(dòng)一小段距離。動(dòng)一小段距離。特點(diǎn)特點(diǎn)： (1)來一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)一個(gè)步距角。來一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)一個(gè)步距角。 (2)控制脈沖頻率，可控制電機(jī)轉(zhuǎn)速?？刂泼}沖頻率，可控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。 (3)改變脈沖順序，改變方向。改變脈沖順序，改變

11、方向。電子表中的“步進(jìn)電機(jī)”紐扣電池電路板石英晶體振蕩器電磁鐵（步進(jìn)電機(jī)）齒輪機(jī)構(gòu)種類種類： 有永磁式和反應(yīng)式兩種：有永磁式和反應(yīng)式兩種： 永磁式永磁式轉(zhuǎn)子用永久磁鐵轉(zhuǎn)子用永久磁鐵 反應(yīng)式反應(yīng)式轉(zhuǎn)子用硅鋼片疊成轉(zhuǎn)子用硅鋼片疊成應(yīng)用：應(yīng)用： 步進(jìn)機(jī)的應(yīng)用非常廣泛。如：在數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)步進(jìn)機(jī)的應(yīng)用非常廣泛。如：在數(shù)控機(jī)床、自動(dòng) 繪圖儀等設(shè)備中都得到應(yīng)用。繪圖儀等設(shè)備中都得到應(yīng)用。 下面以反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例說明步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和下面以反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例說明步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。工作原理。一一 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 步進(jìn)機(jī)主要由兩部分構(gòu)成：定子和轉(zhuǎn)子。它們均步進(jìn)機(jī)主要由兩部分構(gòu)成：定子和轉(zhuǎn)子。它們均由磁性材料構(gòu)

12、成，其上分別有六個(gè)、四個(gè)磁極由磁性材料構(gòu)成，其上分別有六個(gè)、四個(gè)磁極 。定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子繞組定子繞組反應(yīng)式步進(jìn)機(jī)反應(yīng)式步進(jìn)機(jī) 定子的六個(gè)磁極上有控制繞組，兩個(gè)相對(duì)的磁極定子的六個(gè)磁極上有控制繞組，兩個(gè)相對(duì)的磁極組成一相。組成一相。 注意：注意：這里的相和三相交流電中的這里的相和三相交流電中的“相相”的概念的概念不同。步進(jìn)機(jī)通的是直流電脈沖，這主要是指線圖不同。步進(jìn)機(jī)通的是直流電脈沖，這主要是指線圖的聯(lián)接和組數(shù)的區(qū)別。的聯(lián)接和組數(shù)的區(qū)別。ABC定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子IAIBIC二二 工作方式工作方式 步進(jìn)電機(jī)的工作方式可分為：步進(jìn)電機(jī)的工作方式可分為：三相單三拍、三相單三相單三拍、三相單雙六拍、三

13、相雙三拍等。雙六拍、三相雙三拍等。（一）（一） 三相單三拍三相單三拍（1 1）三相繞組聯(lián)接方式：）三相繞組聯(lián)接方式：Y 型型（2 2）三相繞組中的通電順序?yàn)椋海┤嗬@組中的通電順序?yàn)椋篈 相相 B 相相 C 相相通電順序也可以為：通電順序也可以為： A 相相 C 相相 B 相相 ABC（3）工作過程）工作過程化，吸引轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子的位置力圖使通電相磁化，吸引轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子的位置力圖使通電相磁路的磁阻最小，使轉(zhuǎn)、定子的齒對(duì)齊停止轉(zhuǎn)動(dòng)。路的磁阻最小，使轉(zhuǎn)、定子的齒對(duì)齊停止轉(zhuǎn)動(dòng)。A 相通電，相通電，A 方向的磁方向的磁通經(jīng)轉(zhuǎn)子形成閉合回路。通經(jīng)轉(zhuǎn)子形成閉合回路。若轉(zhuǎn)子和磁場(chǎng)軸線方向若轉(zhuǎn)子和磁場(chǎng)軸線方向原

14、有一定角度，則在磁原有一定角度，則在磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子被磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子被磁A A 相通電使轉(zhuǎn)子相通電使轉(zhuǎn)子1 1、3 3齒和齒和 AA 對(duì)齊。對(duì)齊。CABBCA3412三相單三拍三相單三拍CABBCA3412B相通電，轉(zhuǎn)子相通電，轉(zhuǎn)子2、4齒和齒和B相軸線對(duì)齊，相對(duì)相軸線對(duì)齊，相對(duì)A相相通電位置通電位置順時(shí)針順時(shí)針方向轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)30 ；1C342CABBACABBCA3412C相通電再轉(zhuǎn)相通電再轉(zhuǎn)30 A相通電相通電B相通電相通電C相通電相通電 這種工作方式，因三相繞組中每次只有一相通電，這種工作方式，因三相繞組中每次只有一相通電，而且，一個(gè)循環(huán)周期共包括三個(gè)脈沖，所以稱三相而且，一個(gè)循環(huán)周

15、期共包括三個(gè)脈沖，所以稱三相單三拍。單三拍。三相單三拍的特點(diǎn)：三相單三拍的特點(diǎn)：（1）每來一個(gè)電脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過）每來一個(gè)電脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過 30 。此角稱為步距角，。此角稱為步距角，用用 S表示。表示。（2）轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向取決于三相線圈通電的順序，改變通）轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向取決于三相線圈通電的順序，改變通電順序即可改變轉(zhuǎn)向。電順序即可改變轉(zhuǎn)向。AB C A 順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)AC BA 逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)ABC（二）（二） 三相單雙六拍三相單雙六拍三相繞組的通電順序?yàn)椋喝嗬@組的通電順序?yàn)椋?AABBBCCCAA 共六拍。共六拍。1 2 3 4 5 6 1ABC1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6

16、 ABC1 2 3 1 2 3三相單三拍三相單三拍三相單雙六拍（續(xù)）三相單雙六拍（續(xù)）三相繞組的通電順序?yàn)椋喝嗬@組的通電順序?yàn)椋?AABBBCCCAA 共六拍。共六拍。工作過程：工作過程：A相通電相通電轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子1 1、3 3齒和齒和A相對(duì)齊。相對(duì)齊。CABBCA3412CABBCA3412AB相通電相通電ABAB齒對(duì)轉(zhuǎn)子都有拉力齒對(duì)轉(zhuǎn)子都有拉力所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到兩磁拉力平衡的位置上。相對(duì)所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到兩磁拉力平衡的位置上。相對(duì)AA 通電，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)了通電，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)了15。（1）BB 磁場(chǎng)對(duì)磁場(chǎng)對(duì) 2、4 齒有磁拉力，該拉力使齒有磁拉力，該拉力使 轉(zhuǎn)子順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。A、B相同時(shí)通電相同

17、時(shí)通電（2）AA 磁場(chǎng)繼續(xù)對(duì)磁場(chǎng)繼續(xù)對(duì)1、3齒有拉力。齒有拉力。CABBCA3412總之，每個(gè)循環(huán)周期，有六種通電狀態(tài)，所以稱總之，每個(gè)循環(huán)周期，有六種通電狀態(tài)，所以稱為三相六拍，步距角為為三相六拍，步距角為15 。CABBCA3412B相通電，相通電，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子2、4齒和齒和B相對(duì)齊，又轉(zhuǎn)了相對(duì)齊，又轉(zhuǎn)了15 。CABBCA3412A、B相同時(shí)通電相同時(shí)通電 AABBBCCCAA 順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn) AACCCBBBAA 逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)（三）（三） 三相雙三拍三相雙三拍三相繞組的通電順序?yàn)椋喝嗬@組的通電順序?yàn)椋?AB BC CA AB 共三拍。共三拍。AB通電通電CA

18、BBCA3412CABBCA3412BC通電通電以上三種工作方式，三相雙三拍和三相單雙六以上三種工作方式，三相雙三拍和三相單雙六拍較三相單三拍穩(wěn)定，因此較常采用。拍較三相單三拍穩(wěn)定，因此較常采用。工作方式為三相雙三拍工作方式為三相雙三拍時(shí)，每通入一個(gè)電脈沖時(shí)，每通入一個(gè)電脈沖，轉(zhuǎn)子也是轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子也是轉(zhuǎn)30 ，即，即 S = 30 。CA通電通電CABBCA3412三三 小步距角的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)小步距角的步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 實(shí)際采用的步進(jìn)電機(jī)的步距角多為實(shí)際采用的步進(jìn)電機(jī)的步距角多為3度和度和1.5度，步距角越小，機(jī)加工的精度越高。度，步距角越小，機(jī)加工的精度越高。為產(chǎn)生小步距角，定、轉(zhuǎn)子都做成多齒的，圖中轉(zhuǎn)

19、為產(chǎn)生小步距角，定、轉(zhuǎn)子都做成多齒的，圖中轉(zhuǎn)子子40個(gè)齒，定子仍是個(gè)齒，定子仍是 6個(gè)磁極，但每個(gè)磁極上也有五個(gè)齒個(gè)磁極，但每個(gè)磁極上也有五個(gè)齒轉(zhuǎn)子有轉(zhuǎn)子有40齒齒定子定子6個(gè)極，每極個(gè)極，每極有有5個(gè)齒個(gè)齒CC BB AA 轉(zhuǎn)子的齒距轉(zhuǎn)子的齒距等于等于360 / 40=9 ，齒寬、齒槽各，齒寬、齒槽各4.5 。 為使轉(zhuǎn)、定子的齒對(duì)齊，定子磁極上的小齒，為使轉(zhuǎn)、定子的齒對(duì)齊，定子磁極上的小齒，齒寬和齒槽和轉(zhuǎn)子相同。齒寬和齒槽和轉(zhuǎn)子相同。CC BB AA 120含有31139/120齒 這樣，這樣，A通電后，通電后，A磁極上的齒與轉(zhuǎn)子上磁極上的齒與轉(zhuǎn)子上的齒對(duì)齊。但是，的齒對(duì)齊。但是， B磁極上

20、的齒與轉(zhuǎn)子上磁極上的齒與轉(zhuǎn)子上的齒錯(cuò)開的齒錯(cuò)開1/3齒距，即齒距，即相差相差3 A斷電斷電B通電后，通電后，轉(zhuǎn)子只需順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子只需順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)3 ，B磁極上的齒就可與轉(zhuǎn)磁極上的齒就可與轉(zhuǎn)子上的齒對(duì)齊。子上的齒對(duì)齊。工作原理：工作原理：假設(shè)是單三拍通電工作方式。假設(shè)是單三拍通電工作方式。（1）A 相通電時(shí)，定子相通電時(shí)，定子A 相的五個(gè)小齒和轉(zhuǎn)子對(duì)相的五個(gè)小齒和轉(zhuǎn)子對(duì)齊。此時(shí)，齊。此時(shí)，B 相和相和 A 相空間差相空間差120120 ，含，含 120120 /9/9 = = 齒齒 A 相和相和 C 相差相差240240 ，含，含240240 / / 9 9 = = 個(gè)個(gè)齒。所以，齒。所以，A

21、相的轉(zhuǎn)子、定子的五個(gè)小齒對(duì)相的轉(zhuǎn)子、定子的五個(gè)小齒對(duì)齊時(shí)，齊時(shí)，B 相、相、C 相不能對(duì)齊，相不能對(duì)齊，B相的轉(zhuǎn)子、相的轉(zhuǎn)子、定子相差定子相差 1/3 1/3 個(gè)齒（個(gè)齒（3 3 ），），C相的轉(zhuǎn)子、定相的轉(zhuǎn)子、定子相差子相差2/32/3個(gè)齒（個(gè)齒（6 6 ）。）。31133226若工作方式改為三相六拍，則每通一個(gè)電脈沖，若工作方式改為三相六拍，則每通一個(gè)電脈沖，轉(zhuǎn)子只轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子只轉(zhuǎn) 1.5 。步進(jìn)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向仍由相序決定。步進(jìn)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向仍由相序決定。同理，同理，C 相通電再轉(zhuǎn)相通電再轉(zhuǎn)3 （2）A 相斷電、相斷電、B 相通電后，轉(zhuǎn)子只需轉(zhuǎn)過相通電后，轉(zhuǎn)子只需轉(zhuǎn)過1/3個(gè)個(gè) 齒（齒（3 ），使）

22、，使 B 相轉(zhuǎn)子、定子對(duì)齊。相轉(zhuǎn)子、定子對(duì)齊。 步進(jìn)機(jī)通過一個(gè)電脈沖步進(jìn)機(jī)通過一個(gè)電脈沖,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度,稱為稱為步距角。步距角。如：如：ZR=40 , m=3 時(shí)時(shí)3340360Sm: 一個(gè)周期的運(yùn)行拍數(shù)一個(gè)周期的運(yùn)行拍數(shù)Zr：轉(zhuǎn)子齒數(shù)：轉(zhuǎn)子齒數(shù)mZSR360步距角步距角如：如：ZR=4 , m=3 時(shí)時(shí)3034360S步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速ABCT設(shè)每步時(shí)間為T，則步進(jìn)速率為：Tf1 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速:36060sfn轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一圈所用時(shí)間為：TRmT轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為：(r/min)36060(r/min) 36060(r/s) 1ssRffmTZnmZSR360步距角步距角7.4.2 伺服電動(dòng)機(jī)伺服

23、電動(dòng)機(jī) 交流伺服電動(dòng)機(jī)和直流伺服電動(dòng)機(jī)。交流伺服電動(dòng)機(jī)和直流伺服電動(dòng)機(jī)。伺服電動(dòng)機(jī)分類伺服電動(dòng)機(jī)分類： 伺服電動(dòng)機(jī)的作用是驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。被控對(duì)象伺服電動(dòng)機(jī)的作用是驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。被控對(duì)象的轉(zhuǎn)距和轉(zhuǎn)速受信號(hào)電壓控制，信號(hào)電壓的大小的轉(zhuǎn)距和轉(zhuǎn)速受信號(hào)電壓控制，信號(hào)電壓的大小和極性改變時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和方向也跟著和極性改變時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和方向也跟著變化變化。伺服電動(dòng)機(jī)的作用伺服電動(dòng)機(jī)的作用一一 交流伺服電動(dòng)機(jī)交流伺服電動(dòng)機(jī) 原理原理與兩相交流異步電機(jī)相同，定子上裝有兩個(gè)與兩相交流異步電機(jī)相同，定子上裝有兩個(gè)繞組繞組 勵(lì)磁繞組和控制繞組。勵(lì)磁繞組和控制繞組。勵(lì)磁繞組和控制繞組在空間相隔勵(lì)磁繞組

24、和控制繞組在空間相隔90 ?？刂评@組控制繞組勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中串聯(lián)電容勵(lì)磁繞組中串聯(lián)電容C的目的是為了產(chǎn)生兩相旋的目的是為了產(chǎn)生兩相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。接線：接線：勵(lì)磁繞組的接線勵(lì)磁繞組的接線UCU1I1U放放大大器器控制繞組的接線控制繞組的接線檢檢測(cè)測(cè)元元件件控制信號(hào)控制信號(hào)2U2IU 適當(dāng)選擇電容的大小，可使通入兩個(gè)繞組的電流適當(dāng)選擇電容的大小，可使通入兩個(gè)繞組的電流相位差接近相位差接近9090 ，因此便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在旋轉(zhuǎn)磁，因此便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子便轉(zhuǎn)動(dòng)起來。場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子便轉(zhuǎn)動(dòng)起來。 1UCU1I1U例：選擇電容，可使交流伺服電機(jī)電路中的電壓電例：

25、選擇電容，可使交流伺服電機(jī)電路中的電壓電流的相量關(guān)系如圖所示。流的相量關(guān)系如圖所示。勵(lì)磁繞組的接線勵(lì)磁繞組的接線UCU1I1U放放大大器器控制繞組的接線控制繞組的接線檢檢測(cè)測(cè)元元件件控制信號(hào)控制信號(hào)2U2IU 工作時(shí)兩個(gè)繞組中產(chǎn)生的電流工作時(shí)兩個(gè)繞組中產(chǎn)生的電流 和和 的相的相位差近位差近90，因此便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)因此便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)起來。的作用下，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)起來。1I2I控制電壓控制電壓 與與電源電壓電源電壓 兩兩者頻率相同，相者頻率相同，相位相同或反相。位相同或反相。2UU（1）U2= 0 = 0 時(shí)，轉(zhuǎn)子停止。時(shí)，轉(zhuǎn)子停止。這時(shí)，雖然這時(shí)，雖然U2 =

26、 =0V，U1仍存在，似乎成單仍存在，似乎成單相運(yùn)行狀態(tài)，但和單相異步機(jī)不同。相運(yùn)行狀態(tài)，但和單相異步機(jī)不同。若單若單相電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行后，出現(xiàn)單相后仍轉(zhuǎn)。伺相電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行后，出現(xiàn)單相后仍轉(zhuǎn)。伺服電機(jī)不同，單相電壓時(shí)設(shè)備不能轉(zhuǎn)。服電機(jī)不同，單相電壓時(shí)設(shè)備不能轉(zhuǎn)。交流伺服電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)：交流伺服電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)：原因：原因：交流伺服電機(jī)交流伺服電機(jī) R2設(shè)計(jì)得較大。所以設(shè)計(jì)得較大。所以在在U2=0時(shí)，交流伺服電機(jī)的時(shí)，交流伺服電機(jī)的T=f(s)曲線如下曲線如下頁圖：頁圖： 當(dāng)當(dāng)U2= =0V時(shí)，脈動(dòng)磁場(chǎng)分成的正反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生時(shí)，脈動(dòng)磁場(chǎng)分成的正反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)距的轉(zhuǎn)距T 、T 的合成轉(zhuǎn)矩的合成轉(zhuǎn)矩 T 與單相異步機(jī)不同。合與單相異步機(jī)不同。合成轉(zhuǎn)矩的方向與旋轉(zhuǎn)方向相反，所以電機(jī)在成轉(zhuǎn)矩的方向與旋轉(zhuǎn)方向相反，所以電機(jī)在U2=0V時(shí)，時(shí)，能立即停止，體現(xiàn)了控制信號(hào)的作用能立即停止，體現(xiàn)了控制信號(hào)的作用( (有控制電壓時(shí)有控制電壓時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，無控制電壓時(shí)不轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，無控制電壓時(shí)不轉(zhuǎn)) )，以免失控。，以免失控。交流伺服電動(dòng)機(jī)的交流伺服電動(dòng)機(jī)的T=f(s)T=f(s)曲線（曲線（U U2 2=0=0時(shí)）時(shí)）sT210sTTT021反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)（3 3）控制電壓）控制