控制電機(jī)種類(lèi)

控制電機(jī)的種類(lèi)和特點(diǎn)控制電機(jī)的種類(lèi)和特點(diǎn)：種類(lèi)：伺服電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)，測(cè)速電機(jī)。特點(diǎn)：伺服電機(jī)是將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降，體積小，重量輕，輸出功率和轉(zhuǎn)矩大，方便調(diào)試。步進(jìn)電機(jī)是將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角位移或線位移。一是過(guò)載性好。其轉(zhuǎn)速不受負(fù)載大小的影響，不像普通電機(jī)，當(dāng)負(fù)載加大時(shí)就會(huì)出現(xiàn)速度下降的情況，所以步進(jìn)電機(jī)使用在對(duì)速度和位置都有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合；二是控制方便。步進(jìn)電機(jī)是以“步”為單位旋轉(zhuǎn)的，數(shù)字特征比較明顯，這樣就給計(jì)算機(jī)控制帶來(lái)了很大的方便，反過(guò)來(lái)，計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)也為步進(jìn)電機(jī)開(kāi)辟了更為廣闊的使用市場(chǎng)；三是整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。傳統(tǒng)的機(jī)械速度和位置控制結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，調(diào)整困難，使用步進(jìn)電機(jī)后，使得整機(jī)的結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單和緊湊。測(cè)速電機(jī)是將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電壓，并傳遞到輸入端作為反饋信號(hào)。測(cè)速電機(jī)為一種輔助型電機(jī)，在普通直流電機(jī)的尾端安裝測(cè)速電機(jī)，通過(guò)測(cè)速電機(jī)所產(chǎn)生的電壓反饋給直流電源，來(lái)達(dá)到控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的！伺服電機(jī)：是在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。伺服電機(jī)是可以連續(xù)旋轉(zhuǎn)的電一機(jī)械轉(zhuǎn)換器。作為液壓閥控制器的伺服電機(jī)，屬于功率很小的微特電機(jī)，以永磁式直流伺服電機(jī)和并激式直流伺服電機(jī)最為常用。伺服電機(jī)的種類(lèi)與區(qū)別伺服電機(jī)的作用：伺服電機(jī)可使控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確。伺服電機(jī)的分類(lèi)：直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)。直流伺服電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速與輸入電壓成正比，并能實(shí)現(xiàn)正反向速度控制。具有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬，機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性的線性度好，控制方便等優(yōu)點(diǎn)，但換向電刷的磨損和易產(chǎn)生火花會(huì)影響其使用壽命。近年來(lái)出現(xiàn)的無(wú)刷直流伺服電機(jī)避免了電刷摩擦和換向干擾，因此靈敏度高，死區(qū)小，噪聲低，壽命長(zhǎng)，對(duì)周?chē)娮釉O(shè)備干擾小。直流伺服電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速/輸入電壓的傳遞函數(shù)可近似視為一階遲后環(huán)節(jié)，其機(jī)電時(shí)間常數(shù)一般大約在十幾毫秒到幾十毫秒之間。而某些低慣量直流伺服電機(jī)（如空心杯轉(zhuǎn)子型、印刷繞組型、無(wú)槽型）的時(shí)間常數(shù)僅為幾毫秒到二十毫秒。小功率規(guī)格的直流伺服電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速在3000r/min以上，甚至大于10000r/min。因此作為液壓閥的控制器需配用高速比的減速器。而直流力矩伺服電機(jī)（即低速直流伺服電機(jī)）可在幾十轉(zhuǎn)/分的低速下，甚至在長(zhǎng)期堵轉(zhuǎn)的條件下工作，故可直接驅(qū)動(dòng)被控件而不需減速直流伺服電機(jī)分為有刷和無(wú)刷電機(jī)。有刷電機(jī)成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬，控制容易，需要維護(hù)，但維護(hù)方便（換碳刷），產(chǎn)生電磁干擾，對(duì)環(huán)境有要求。因此它可以用于對(duì)成本敏感的普通工業(yè)和民用場(chǎng)合。無(wú)刷電機(jī)體積小，重量輕，出力大，響應(yīng)快，速度高，慣量小，轉(zhuǎn)動(dòng)平滑，力矩穩(wěn)定?？刂茝?fù)雜，容易實(shí)現(xiàn)智能化，其電子換相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相。電機(jī)免維護(hù)，效率很高，運(yùn)行溫度低，電磁輻射很小，長(zhǎng)壽命，可用于各種環(huán)境。交流伺服電機(jī)也是無(wú)刷電機(jī)，分為同步和異步電機(jī)，目前運(yùn)動(dòng)控制中一般都用同步電機(jī)，它的功率范圍大，可以做到很大的功率。大慣量，最高轉(zhuǎn)動(dòng)速度低，且隨著功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩(wěn)運(yùn)行的應(yīng)用。交流伺服電機(jī)的工作原理伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成電磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在此磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。交流伺服電機(jī)和無(wú)刷直流伺服電機(jī)在功能上有什么區(qū)別？交流伺服要好一些，因?yàn)槭钦也刂?，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比較簡(jiǎn)單，便宜。永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著集成電路、電力電子技術(shù)和交流可變速驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，永磁交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)有了突出的發(fā)展，各國(guó)著名電氣廠商相繼推出各自的交流伺服電動(dòng)機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器系列產(chǎn)品并不斷完善和更新。交流伺服系統(tǒng)巳成為當(dāng)代高性能伺服系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，使原來(lái)的直流伺服面臨被淘汰的危機(jī)。90年代以后，世界各國(guó)巳經(jīng)商品化了的交流伺服系統(tǒng)是采用全數(shù)字控制的正弦波電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)。交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置在傳動(dòng)領(lǐng)域的發(fā)展日新月異。永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)同直流伺服電動(dòng)機(jī)比較，主要優(yōu)點(diǎn)有：⑴無(wú)電刷和換向器，因此工作可靠，對(duì)維護(hù)和保養(yǎng)要求低。⑵定子繞組散熱比較方便。⑶慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性。⑷適應(yīng)于高速大力矩工作狀態(tài)。⑸同功率下有較小的體積和重量。1、什么是步進(jìn)電機(jī)?步進(jìn)電機(jī)的種類(lèi)、結(jié)構(gòu)及工作原理2009-2-5來(lái)源：閱讀：3651次我要收藏步進(jìn)式伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是典型的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中，執(zhí)行元件是步進(jìn)電機(jī)。它受驅(qū)動(dòng)控制線路的控制，將代表進(jìn)給脈沖的電平信號(hào)直接變換為具有一定方向、大小和速度的機(jī)械轉(zhuǎn)角位移，并通過(guò)齒輪和絲杠帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。由于該系統(tǒng)沒(méi)有反饋檢測(cè)環(huán)節(jié)，它的精度較差，速度也受到步進(jìn)電機(jī)性能的限制。但它的結(jié)構(gòu)和控制簡(jiǎn)單、容易調(diào)整，故在速度和精度要求不太高的場(chǎng)合具有一定的使用價(jià)值。步進(jìn)電機(jī)的種類(lèi)步進(jìn)電機(jī)的分類(lèi)方式很多，常見(jiàn)的分類(lèi)方式有按產(chǎn)生力矩的原理、按輸出力矩的大小以及按定子和轉(zhuǎn)子的數(shù)量進(jìn)行分類(lèi)等。根據(jù)不同的分類(lèi)方式，可將步進(jìn)電機(jī)分為多種類(lèi)型，如表5-1所示。表5-1步進(jìn)電機(jī)的分類(lèi)分類(lèi)方式具體類(lèi)型按力矩產(chǎn)生的原理（1） 反應(yīng)式：轉(zhuǎn)子無(wú)繞組，由被激磁的定子繞組產(chǎn)生反應(yīng)力矩實(shí)現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)行（2） 激磁式：定、轉(zhuǎn)子均有激磁繞組（或轉(zhuǎn)子用永久磁鋼），由電磁力矩實(shí)現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)行按輸出力矩大?。?） 伺服式：輸出力矩在百分之幾之幾至十分之幾（N?m）只能驅(qū)動(dòng)較小的負(fù)載，要與液壓扭矩放大器配用，才能驅(qū)動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)等較大的負(fù)載（2） 功率式：輸出力矩在5-50N-m以上，可以直接驅(qū)動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)等較大的負(fù)載按定子數(shù)（1）單定子式（2）雙定子式（3）三定子式（4）多定子式徑向分布式：電機(jī)各相按圓周依次排列按各相繞組分布軸向分布式：電機(jī)各相按軸向依次排列步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)目前，我國(guó)使用的步進(jìn)電機(jī)多為反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)。在反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)中，有軸向分相和徑向分相兩種，如表5--1所述。圖5--2是一典型的單定子、徑向分相、反應(yīng)式伺服步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理圖。它與普通電機(jī)一樣，分為定子和轉(zhuǎn)子兩部分，其中定子又分為定子鐵心和定子繞組。定子鐵心由電工鋼片疊壓而成，其形狀如圖中所示。定子繞組是繞置在定子鐵心6個(gè)均勻分布的齒上的線圈，在直徑方向上相對(duì)的兩個(gè)齒上的線圈串聯(lián)在一起，構(gòu)成一相控制繞組。圖5--2所示的步進(jìn)電機(jī)可構(gòu)成三相控制繞組，故也稱(chēng)三相步進(jìn)電機(jī)。若任一相繞組通電，便形成一組定子磁極，其方向即圖中所示的NS極。在定子的每個(gè)磁極上，即定子鐵心上的每個(gè)齒上又開(kāi)了5個(gè)小齒，齒槽等寬，齒間夾角為9°，轉(zhuǎn)子上沒(méi)有繞組，只有均勻分布的40個(gè)小齒，齒槽也是等寬的，齒間夾角也是9°，與磁極上的小齒一致。此外，三相定子磁極上的小齒在空間位置上依次錯(cuò)開(kāi)1/3齒距，如圖5--3所示。當(dāng)A相磁極上的小齒與轉(zhuǎn)子上的小齒對(duì)齊時(shí)，B相磁極上的齒剛好超前(或滯后)轉(zhuǎn)子齒1/3齒距角，C相磁極齒超前(或滯后)轉(zhuǎn)子齒2/3齒距角。圖5-2單定子徑向分相反應(yīng)式伺服步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖圖5-3步進(jìn)電機(jī)的齒距圖5--4是一個(gè)五定子、軸向分相、反應(yīng)式伺服步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理圖。從圖中可以看出，步進(jìn)電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子在軸向分為五段，每一段都形成獨(dú)立的一相定子鐵心、定子繞組和轉(zhuǎn)子，圖5--5所示的是其中的一段。各段定子鐵心形如內(nèi)齒輪，由硅鋼片疊成。轉(zhuǎn)子形如外齒輪，也由硅鋼片制成。各段定子上的齒在圓周方向均勻分布，彼此之間錯(cuò)開(kāi)1/5齒距，其轉(zhuǎn)子齒彼此不錯(cuò)位。當(dāng)設(shè)置在定子鐵心環(huán)形槽內(nèi)的定子繞組通電時(shí)，形成一相環(huán)形繞組，構(gòu)成圖中所示的磁力線。除上面介紹的兩種形式的反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)之外，常見(jiàn)的步進(jìn)電機(jī)還有永磁式步進(jìn)電機(jī)和永磁反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，它們的結(jié)構(gòu)雖不相同，但工作原理相同。步進(jìn)電機(jī)的工作原理步進(jìn)電機(jī)的工作原理實(shí)際上是電磁鐵的作用原理。圖5--6是一種最簡(jiǎn)單的反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，下面以它為例來(lái)說(shuō)明步進(jìn)電機(jī)的工作原理。圖5--6(a)中，當(dāng)A相繞組通以直流電流時(shí)，根據(jù)電磁學(xué)原理，便會(huì)在AA方向上產(chǎn)生一磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)電磁力的作用下，吸引轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子的齒與定子AA磁極上的齒對(duì)齊。若A相斷電，B相通電，這時(shí)新的磁場(chǎng)其電磁力又吸引轉(zhuǎn)子的兩極與BB磁極齒對(duì)齊，轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)60°。通常，步進(jìn)電機(jī)繞組的通斷電狀態(tài)每改變一次，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度a稱(chēng)為步距角。因此，圖5--6(a)所示步進(jìn)電機(jī)的步距角a等于60°。如果控制線路不停地按

A-B一C-A…的順序控制步進(jìn)電機(jī)繞組的通斷電，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子便不停地順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。若通電順序改為A—C一B—A...，同理，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子將逆時(shí)針不停地轉(zhuǎn)動(dòng)。端根磁路定于我子線圜機(jī)充端蒙圖5-4五定子徑向分相反應(yīng)式伺服步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖

圖5-5一段定子、轉(zhuǎn)子及磁回路上面所述的這種通電方式稱(chēng)為三相三拍。還有一種三相六拍的通電方式，它的通電順序是:順時(shí)針為A一AB一B一BC一C一CA一A...；逆時(shí)針為A一AC一C一CB一B一BA一A...。若以三相六拍通電方式工作，當(dāng)A相通電轉(zhuǎn)為A和B同時(shí)通電時(shí)，轉(zhuǎn)子的磁極將同時(shí)受到A相繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)和B相繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)的共同吸引，轉(zhuǎn)子的磁極只好停在A和B兩相磁極之間，這時(shí)它的步距角a等于30°。當(dāng)由A和B兩相同時(shí)通電轉(zhuǎn)為B相通電時(shí)，轉(zhuǎn)子磁極再沿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)30°，與B相磁極對(duì)齊。其余依此類(lèi)推。采用三相六拍通電方式，可使步距角a縮小一半。圖5-6步進(jìn)電機(jī)工作原理圖圖5--6(b)中的步進(jìn)電機(jī)，定子仍是A,B,C三相，每相兩極，但轉(zhuǎn)子不是兩個(gè)磁極而是四個(gè)。當(dāng)A相通電時(shí)，是1和3極與A相的兩極對(duì)齊，很明顯，當(dāng)A相斷電、B相通電時(shí)，2和4極將與B相兩極對(duì)齊。這樣，在三相三拍的通電方式中，步距角a等于30°，在三相六拍通電方式中，步距角a則為15°。綜上所述，可以得到如下結(jié)論：步進(jìn)電機(jī)定子繞組的通電狀態(tài)每改變一次，它的轉(zhuǎn)子便轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)確定的角度，即步進(jìn)電機(jī)的步距角a；改變步進(jìn)電機(jī)定子繞組的通電順序，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向隨之改變；步進(jìn)電機(jī)定子繞組通電狀態(tài)的改變速度越快，其轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度越快，即通電狀態(tài)的變化頻率越高，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越高；步進(jìn)電機(jī)步距角a與定子繞組的相數(shù)m、轉(zhuǎn)子的齒數(shù)z、通電方式k有關(guān)，可用下式表示：a-360。/伽^七］式中m相m拍時(shí)，k=1；m相2m拍時(shí)，k=2；依此類(lèi)推。對(duì)于圖5--2所示的單定子、徑向分相、反應(yīng)式伺服步進(jìn)電機(jī)，當(dāng)它以三相三拍通電方式工作時(shí)，其步距角為a.=360°/(mz^)=360°/(^<4。xl)=『若按三相六拍通電方式工作，則步距角為a=3600/(mz^)=360°/(3x40x2)=1.5°步進(jìn)電機(jī)的主要特性步距角。步進(jìn)電機(jī)的步距角是反映步進(jìn)電機(jī)定子繞組的通電狀態(tài)每改變一次，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角度。它是決定步進(jìn)伺服系統(tǒng)脈沖當(dāng)量的重要參數(shù)。數(shù)控機(jī)床中常見(jiàn)的反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的步距角一般為。步距角越小，數(shù)控機(jī)床的控制精度越高。矩角特性、最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩Mjmax和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Mq。矩角特性是步進(jìn)電機(jī)的一個(gè)重要特性，它是指步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩與失調(diào)角的變化規(guī)律。啟動(dòng)頻率fq。空載時(shí)，步進(jìn)電機(jī)由靜止突然啟動(dòng)，并進(jìn)入不丟步的正常運(yùn)行所允許的最高頻率，稱(chēng)為啟動(dòng)頻率或突跳頻率。若啟動(dòng)時(shí)頻率大于突跳頻率，步進(jìn)電機(jī)就不能正常啟動(dòng)?？蛰d啟動(dòng)時(shí)，步進(jìn)電機(jī)定子繞組通電狀態(tài)變化的頻率不能高于該突跳頻率。連續(xù)運(yùn)行的最高工作頻率fmax。步進(jìn)電機(jī)連續(xù)運(yùn)行時(shí)，它所能接受的，即保證不丟步運(yùn)行的極限頻率，稱(chēng)為最高工作頻率。它是決定定子繞組通電狀態(tài)最高變化頻率的參數(shù)，它決定了步進(jìn)電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速。⑸加減速特性。步進(jìn)電機(jī)的加減速特性是描述步進(jìn)電機(jī)由靜止到工作頻率和由工作頻率到靜止的加減速過(guò)程中，定子繞組通電狀態(tài)的變化頻率與時(shí)間的關(guān)系。當(dāng)要求步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)到大于突跳頻率的工作頻率時(shí)，變化速度必須逐漸上升；同樣，從最高工作頻率或高于突跳頻率的工作頻率停止時(shí)，變化速度必須逐漸下降。逐漸上升和下降的加速時(shí)間、減速時(shí)間不能過(guò)小，否則會(huì)出現(xiàn)失步或超步。我們用加速時(shí)間常數(shù)Ta和減速時(shí)間常數(shù)Td來(lái)描述步進(jìn)電機(jī)的升速和降速特性，如圖5-8所示。圖5-8加減速特性曲線步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（即步進(jìn)角）。您可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)您可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。2、步進(jìn)電機(jī)分類(lèi)：步進(jìn)電機(jī)分三種：永磁式（PM），反應(yīng)式（VR）和混合式（HB）:永磁式步進(jìn)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度或15度；反應(yīng)式步進(jìn)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動(dòng)都很大?；旌鲜讲竭M(jìn)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相、五相和三相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度，這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛.3、 如何確定步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的直流供電電源：電壓的確定混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的供電電源電壓一般是一個(gè)較寬的范圍（比如2M530的供電電壓為24?45VDC），電源電壓通常根據(jù)電機(jī)的工作轉(zhuǎn)速和響應(yīng)要求來(lái)選擇。如果電機(jī)工作轉(zhuǎn)速較高或響應(yīng)要求較快，那么電壓取值也高，但注意電源電壓的紋波不能超過(guò)驅(qū)動(dòng)器的最大輸入電壓，否則可能損壞驅(qū)動(dòng)器.電流的確定供電電源電流一般根據(jù)驅(qū)動(dòng)器的輸出相電流I來(lái)確定。如果采用線性電源，電源電流一般可取I的1.1?1.3倍；如果采用開(kāi)關(guān)電源，電源電流一般可取I的1.5?2.0倍。4、 步進(jìn)電機(jī)和交流伺服電機(jī)性能比較：步進(jìn)電機(jī)是一種離散運(yùn)動(dòng)的裝置，它和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國(guó)內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機(jī)也越來(lái)越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢(shì)，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中大多采用步進(jìn)電機(jī)或全數(shù)字式交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號(hào)），但在使用性能和應(yīng)用場(chǎng)合上存在著較大的差異。二者的使用性能比較。4.1控制精度不同兩相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為1.8°，交流伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以信濃全數(shù)字式交流伺服電機(jī)為例，對(duì)于帶標(biāo)準(zhǔn)2000線編碼器的電機(jī)而言，由于驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù)，其脈沖當(dāng)量為360°/8000=0.045°。4.2低頻特性不同步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象。振動(dòng)頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動(dòng)器性能有關(guān)，一般認(rèn)為振動(dòng)頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半。這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振動(dòng)現(xiàn)象對(duì)于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時(shí)，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來(lái)克服低頻振動(dòng)現(xiàn)象，比如在電機(jī)上加阻尼器，或驅(qū)動(dòng)器上采用細(xì)分技術(shù)等。交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機(jī)械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能（FFT），可檢測(cè)出機(jī)械的共振點(diǎn)，便于系統(tǒng)調(diào)整。4.3矩頻特性不同步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇下降，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300?600RPM。交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般為2000RPM或3000RPM）以內(nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。4.4過(guò)載能力不同步進(jìn)電機(jī)一般不具有過(guò)載能力。交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過(guò)載能力。以信濃交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過(guò)載和轉(zhuǎn)矩過(guò)載能力。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的三倍，可用于克服慣性負(fù)載在啟動(dòng)瞬間的慣性力矩。步進(jìn)電機(jī)因?yàn)闆](méi)有這種過(guò)載能力，在選型時(shí)為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，而機(jī)器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)象。4.5運(yùn)行性能不同步進(jìn)電機(jī)的控制為開(kāi)環(huán)控制，啟動(dòng)頻率過(guò)高或負(fù)載過(guò)大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時(shí)轉(zhuǎn)速過(guò)高易出現(xiàn)過(guò)沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度，應(yīng)處理好升、降速問(wèn)題。交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動(dòng)器可直接對(duì)電機(jī)編碼器反饋信號(hào)進(jìn)行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會(huì)出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過(guò)沖的現(xiàn)象，控制性能更為可*。4.6速度響應(yīng)性能不同步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要200?400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以信濃HOCC400W交流伺服電機(jī)為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場(chǎng)合。綜上所述，交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)。但在一些要求不高的場(chǎng)合也經(jīng)常用步進(jìn)電機(jī)來(lái)做執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。所以，在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素，選用適當(dāng)?shù)目仉姍C(jī)。5、 步進(jìn)電機(jī)的工作轉(zhuǎn)速：具體參看各款電機(jī)矩頻特性圖，一般的，U3H系列空載可到3000轉(zhuǎn)每分，U3系列輸出額定轉(zhuǎn)矩一般在600轉(zhuǎn)每分以內(nèi)，U2系列輸出額定轉(zhuǎn)矩一般在300轉(zhuǎn)每分以內(nèi)。6、 電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的發(fā)熱問(wèn)題：電機(jī)可以承受的溫度一般在100度以上，因此使用中燙手是很正常的。小驅(qū)動(dòng)器帶大電機(jī)，如2M530帶86電機(jī)，要注意驅(qū)動(dòng)器散熱問(wèn)題，最好低速、間歇工作。7、 驅(qū)動(dòng)器故障：7.1電機(jī)相間短路，或長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，燒毀功率模塊7.2輸入控制信號(hào)電壓偏高、反向，或高頻脈沖突然停止，燒壞輸入光耦7.3輸入電源電壓不穩(wěn)定，或回生電流太大，燒毀主電源回路，因此，請(qǐng)注意加隔離變壓器、濾波器、回生吸收電阻、電容等。步進(jìn)電機(jī)術(shù)語(yǔ)及步進(jìn)電機(jī)主要參數(shù)介紹步進(jìn)電機(jī)術(shù)語(yǔ)*相數(shù)：產(chǎn)生不同對(duì)極N、S磁場(chǎng)的激磁線圈對(duì)數(shù)。常用m表示。*步數(shù)：完成一個(gè)磁場(chǎng)周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，或指電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機(jī)為例，有四相四步執(zhí)行方式即AB-BC-*CD-DA-AB，四相八步執(zhí)行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。*步距角：對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角位移用e表示。B=360度（轉(zhuǎn)子齒數(shù)J*執(zhí)行步數(shù)）,以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為50齒電機(jī)為例。四步執(zhí)行時(shí)步距角為e=360度/（50*4）=1.8度（俗稱(chēng)整步），八步執(zhí)行時(shí)步距角為e=360度/（50*8）=0.9度（俗稱(chēng)半步）。*定位轉(zhuǎn)矩：電機(jī)在不通電狀態(tài)下，電機(jī)轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩（由磁場(chǎng)齒形的諧波以及機(jī)械誤差造成的）。*靜轉(zhuǎn)矩：電機(jī)在額定靜態(tài)電作用下，電機(jī)不作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸的鎖定力矩。此力矩是衡量電機(jī)體積（幾何尺寸）的標(biāo)準(zhǔn)，與驅(qū)動(dòng)電壓及驅(qū)動(dòng)電源等無(wú)關(guān)。雖然靜轉(zhuǎn)矩與電磁激磁安匝數(shù)成正比，與定齒轉(zhuǎn)子間的氣隙有關(guān)，但過(guò)分采用減小氣隙，增加激磁安匝來(lái)提高靜力矩是不可取的，這樣會(huì)造成電機(jī)的發(fā)熱及機(jī)械噪音。步進(jìn)電機(jī)的參數(shù)引入轉(zhuǎn)矩（pull-intorque）引入轉(zhuǎn)矩是指步進(jìn)馬達(dá)能夠與輸入訊號(hào)同步起動(dòng)、停止時(shí)的最大力矩，因此在引入轉(zhuǎn)矩以下的區(qū)域中馬達(dá)可以隨著輸入訊號(hào)做同步起動(dòng)、停止、以及正反轉(zhuǎn)，而此區(qū)域就稱(chēng)作自起動(dòng)區(qū)（start-stopregion）o最大自起動(dòng)轉(zhuǎn)矩（maximumstartingtorque）最大自起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是指當(dāng)起動(dòng)脈波率低于10pps時(shí)，步進(jìn)馬達(dá)能夠與輸入訊號(hào)同步起動(dòng)、停止的最大力矩。最大自起動(dòng)頻率是指馬達(dá)在無(wú)負(fù)載（輸出轉(zhuǎn)矩為零）時(shí)最大的輸入脈波率，此時(shí)馬達(dá)可以瞬間停止、起動(dòng)。脫出轉(zhuǎn)矩（pull-outtorque）最大自起動(dòng)頻率（maximumstartingpulserate）脫出轉(zhuǎn)矩是指步進(jìn)馬達(dá)能夠與輸入訊號(hào)同步運(yùn)轉(zhuǎn)，但無(wú)法瞬間起動(dòng)、停止時(shí)的最大力矩，因此超過(guò)脫出轉(zhuǎn)矩則馬達(dá)無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)介于脫出轉(zhuǎn)矩以下與引入轉(zhuǎn)矩以上的區(qū)域則馬達(dá)無(wú)法瞬間起動(dòng)、停止，此區(qū)域稱(chēng)作扭轉(zhuǎn)區(qū)域（slewregion），若欲在扭轉(zhuǎn)區(qū)域中起動(dòng)、停止則必須先將馬達(dá)回復(fù)到自起動(dòng)區(qū)，否則會(huì)有失步現(xiàn)象的發(fā)生。最大響應(yīng)頻率（maximumslewingpulserate）最大響應(yīng)頻率是指馬達(dá)在無(wú)負(fù)載（輸出轉(zhuǎn)矩為零）時(shí)最大的輸入脈波率，此時(shí)馬達(dá)無(wú)法瞬間停止、起動(dòng)。保持轉(zhuǎn)矩（holdingtorque）保持轉(zhuǎn)矩是指當(dāng)線圈激磁的情況下，轉(zhuǎn)子保持不動(dòng)時(shí)，外界負(fù)載改變轉(zhuǎn)子位置時(shí)所需施加的最大轉(zhuǎn)矩。步進(jìn)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之關(guān)系為指數(shù)式反比，也就是當(dāng)轉(zhuǎn)速越大時(shí)轉(zhuǎn)矩越小，相反的轉(zhuǎn)速越小則轉(zhuǎn)矩越大，這種現(xiàn)象是因?yàn)榧ご啪€圈可以視為電感與電阻的串聯(lián)電路，當(dāng)激磁時(shí)線圈的電流與電阻、電感的關(guān)系如下式所示：：二？J勺r=4/其中時(shí)間常數(shù) ‘虬由式(1)可知線圈之激磁電流是隨時(shí)間而變，而輸出轉(zhuǎn)矩則與電流大小成正比，因此當(dāng)轉(zhuǎn)速慢時(shí)線圈電流有足夠的時(shí)間達(dá)到最大值，因此輸出轉(zhuǎn)矩較大；相同的，當(dāng)轉(zhuǎn)速提高時(shí)激磁訊號(hào)變換快速，使得線圈電流減弱造成輸出轉(zhuǎn)矩下降。步進(jìn)電機(jī)工作原理源程，特性及應(yīng)用簡(jiǎn)介電工知識(shí)2010-01-2822:48:41閱讀95評(píng)論0字號(hào)：大中小步進(jìn)電機(jī)工作原理，原程，特性及應(yīng)用簡(jiǎn)介步進(jìn)電機(jī)工作過(guò)程脈沖信號(hào)的產(chǎn)生脈沖信號(hào)一般由CPU或單片機(jī)產(chǎn)生的，一般脈沖信號(hào)的比例為0.3-0.4左右，電機(jī)轉(zhuǎn)速越高，比例則越大。微處理器以四相步進(jìn)電機(jī)為例，四相電機(jī)工作方式有二種，四相四步為AB-BC-CD-DA；四相八步為AB-B-BC-C-CD-D-AB。功率放大功率放大是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最為重要的部分。步進(jìn)電機(jī)在一定轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)矩取決于它的動(dòng)態(tài)平均電流而非靜態(tài)電流(而樣本上的電流均為靜態(tài)電流)。平均電流越大電機(jī)力矩越大，要達(dá)到平均電流大這就需要驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)盡量克服電機(jī)的反電勢(shì)。因而不同的場(chǎng)合采取不同的驅(qū)動(dòng)方式，到目前為止，驅(qū)動(dòng)方式一般有以下幾種：恒壓、恒壓串電阻、高低壓驅(qū)動(dòng)、恒流、細(xì)分?jǐn)?shù)等。圖6步進(jìn)電機(jī)控制流程圖步進(jìn)電機(jī)的特性圖6的步進(jìn)電機(jī)控制流程圖中，步進(jìn)電機(jī)系由微電腦控制器所控制，當(dāng)控制信號(hào)自微電腦輸出后，隨即由驅(qū)動(dòng)器將信號(hào)放大，達(dá)到控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的目的，整個(gè)控制流程中并無(wú)利用到任何回饋信號(hào)，因此步進(jìn)電機(jī)的控制模式為典型的閉回路控制(Closeloopcontrol)o閉回路控制的優(yōu)點(diǎn)為控制系統(tǒng)簡(jiǎn)潔，無(wú)回饋信號(hào)因此不需傳感器成本較低，不過(guò)正由于步進(jìn)電機(jī)的控制為開(kāi)路控制，因此若電機(jī)發(fā)生失步或失速的情況時(shí)，無(wú)法立即利用傳感器將位置誤差傳回做修正補(bǔ)償，要解決類(lèi)似的問(wèn)題只能從了解步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)特性著手。所謂失速是指當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度無(wú)法跟上定子激磁速度時(shí)，造成電機(jī)轉(zhuǎn)子停止轉(zhuǎn)動(dòng)。電機(jī)失速的現(xiàn)象各種電機(jī)都有發(fā)生的可能，在一般的電機(jī)應(yīng)用上，發(fā)生失速時(shí)往往會(huì)造成繞組線圈燒毀的后果，不過(guò)步進(jìn)電機(jī)發(fā)生失速時(shí)只會(huì)造成電機(jī)靜止，線圈雖然仍在激磁中，但由于是脈沖信號(hào)，因此不會(huì)燒毀線圈。失速是指轉(zhuǎn)子完全跟不上激磁速度而完全靜止，失步的成因則是由于電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中瞬間提高轉(zhuǎn)速時(shí)，因輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比，故轉(zhuǎn)矩下降無(wú)法負(fù)荷外界負(fù)載，而造成小幅度的滑脫。失步的情況則只有步進(jìn)電機(jī)會(huì)發(fā)生，要防止失步可以依照步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速一轉(zhuǎn)矩曲線圖調(diào)配電機(jī)的加速度控制程序。圖7為步進(jìn)電機(jī)之特性曲線，圖中橫坐標(biāo)的速度是指每秒的脈沖數(shù)目(pulsespersecond)。與一般電機(jī)特性曲線最大的不同點(diǎn)是步進(jìn)電機(jī)有兩條特性曲線，同時(shí)步進(jìn)電機(jī)可以正常操作的范圍僅限于引入轉(zhuǎn)矩之間。圖7中所示之各個(gè)動(dòng)態(tài)特性將分別敘述如下：圖7步進(jìn)電機(jī)特性曲線步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)原理如圖1為四相(實(shí)際為2相)式步進(jìn)電機(jī)的基本構(gòu)造圖。中間轉(zhuǎn)子由永久磁鐵所構(gòu)成，左邊為N極，另一邊為S極。定子有四組線圈，分別為L(zhǎng)1、L2、L3及L4，各線圈的C端共接電源正極，另一端經(jīng)由開(kāi)關(guān)接在電源的負(fù)極，在看圖8。當(dāng)我們把開(kāi)關(guān)S1按下，則線圈A通入電流，產(chǎn)生N極磁場(chǎng)，因?yàn)榇艌?chǎng)同性相斥、異性相吸，使轉(zhuǎn)子的S極被A極吸引過(guò)來(lái)。其次，放掉開(kāi)關(guān)S1,并且立刻按下開(kāi)關(guān)S2,則A極的磁場(chǎng)消失，B極產(chǎn)生磁場(chǎng)，把轉(zhuǎn)子的S極吸引過(guò)來(lái)，轉(zhuǎn)子隨著順時(shí)針?lè)较?0度。像這樣依次讓定子的四個(gè)極通入電流，就可以使轉(zhuǎn)子不停的旋轉(zhuǎn)。圖8單極激磁等效驅(qū)動(dòng)電路步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用由于步進(jìn)電機(jī)所使用的驅(qū)動(dòng)訊號(hào)為脈波訊號(hào)，因此以普通直流電源加在電機(jī)繞組時(shí)，電機(jī)是不會(huì)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的。此外，步進(jìn)電機(jī)的電源線最少有五條，其中一條為共接點(diǎn)，其余四條分別為A相、A+相、B相、B+四相的輸入點(diǎn)，有些步進(jìn)電機(jī)的電源線共有六條，其中兩條為共接點(diǎn)，將A相、A+相，與B相、B+四相的輸入點(diǎn)分成兩組。要分辨何者為共接點(diǎn)，何者為輸入點(diǎn)以及正、反轉(zhuǎn)的激磁順序，可以先用三用電表之奧姆檔量測(cè)線圈之電阻值，理論上各相的電阻值應(yīng)相等，找出共接點(diǎn)后再以低于額定電壓電流之直流電源一一測(cè)試，便可找出步進(jìn)電機(jī)正、反轉(zhuǎn)的激磁順序。步進(jìn)電機(jī)和交流伺服電機(jī)性能比較:步進(jìn)電機(jī)是一種離散運(yùn)動(dòng)的裝置，它和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國(guó)內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機(jī)也越來(lái)越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢(shì)，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中大多采用步進(jìn)電機(jī)或全數(shù)字式交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號(hào)），但在使用性能和應(yīng)用場(chǎng)合上存在著較大的差異。二者的使用性能比較。4.1控制精度不同兩相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為1.8°，交流伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以信濃全數(shù)字式交流伺服電機(jī)為例，對(duì)于帶標(biāo)準(zhǔn)2000線編碼器的電機(jī)而言，由于驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù)，其脈沖當(dāng)量為360°/8000=0.045°。4.2低頻特性不同步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象。振動(dòng)頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動(dòng)器性能有關(guān)，一般認(rèn)為振動(dòng)頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半。這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振動(dòng)現(xiàn)象對(duì)于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時(shí)，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來(lái)克服低頻振動(dòng)現(xiàn)象，比如在電機(jī)上加阻尼器，或驅(qū)動(dòng)器上采用細(xì)分技術(shù)等。交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機(jī)械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能（FFT），可檢測(cè)出機(jī)械的共振點(diǎn)，便于系統(tǒng)調(diào)整。4.3矩頻特性不同步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇下降，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300?600RPM。交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般為2000RPM或3000RPM）以內(nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。4.4過(guò)載能力不同步進(jìn)電機(jī)一般不具有過(guò)載能力。交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過(guò)載能力。以信濃交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過(guò)載和轉(zhuǎn)矩過(guò)載能力。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的三倍，可用于克服慣性負(fù)載在啟動(dòng)瞬間的慣性力矩。步進(jìn)電機(jī)因?yàn)闆](méi)有這種過(guò)載能力，在選型時(shí)為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，而機(jī)器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)象。4.5運(yùn)行性能不同步進(jìn)電機(jī)的控制為開(kāi)環(huán)控制，啟動(dòng)頻率過(guò)高或負(fù)載過(guò)大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時(shí)轉(zhuǎn)速過(guò)高易出現(xiàn)過(guò)沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度，應(yīng)處理好升、降速問(wèn)題。交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動(dòng)器可直接對(duì)電機(jī)編碼器反饋信號(hào)進(jìn)行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會(huì)出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過(guò)沖的現(xiàn)象，控制性能更為可*。4.6速度響應(yīng)性能不同步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要200?400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以信濃HOCC400W交流伺服電機(jī)為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場(chǎng)合。綜上所述，交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)。但在一些要求不高的場(chǎng)合也經(jīng)常用步進(jìn)電機(jī)來(lái)做執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。所以，在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素，選用適當(dāng)?shù)目仉姍C(jī)。測(cè)速發(fā)電機(jī)原理測(cè)速發(fā)電機(jī)的工作原理測(cè)速發(fā)電機(jī)的工作原理是將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，它運(yùn)行可靠，但體積大，精度低，且由于測(cè)量值是模擬量，必須經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后讀入計(jì)算機(jī)。脈沖發(fā)生器的工作原理是按發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速高低，每轉(zhuǎn)發(fā)出相應(yīng)數(shù)目的脈沖信號(hào)。按要求選擇或設(shè)計(jì)脈沖發(fā)生器，能夠?qū)崿F(xiàn)高性能檢測(cè)。測(cè)速裝置在機(jī)車(chē)控制系統(tǒng)中占有非常重要的地位，對(duì)側(cè)速裝置的要求是分辨能力強(qiáng)、高精度和盡可能短的檢測(cè)時(shí)間。介紹了應(yīng)用霍爾傳感器通過(guò)測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度，來(lái)得到穩(wěn)定的脈沖方波信號(hào)，實(shí)現(xiàn)機(jī)車(chē)轉(zhuǎn)速的測(cè)量?；魻杺鞲衅魇抢没魻栃?yīng)實(shí)現(xiàn)磁電轉(zhuǎn)換的一種傳感器，它具有靈敏度高，線性度好，穩(wěn)定性高、體積小和耐高溫等特點(diǎn)，在機(jī)車(chē)控制系統(tǒng)中占有非常重要的地位。對(duì)測(cè)速裝置的要求是分辨能力強(qiáng)、高精度和盡可能短的檢測(cè)時(shí)間。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的檢測(cè)方案可分成兩類(lèi)：用測(cè)速發(fā)電機(jī)檢測(cè)或用脈沖發(fā)生器檢測(cè)。所設(shè)計(jì)的基于霍爾元件的脈沖發(fā)生器要求成本低，構(gòu)造簡(jiǎn)單，性能好。在機(jī)車(chē)電氣系統(tǒng)中存在著較為惡劣的電磁環(huán)境，因此要求產(chǎn)品本身要具有較強(qiáng)的抗干擾能力?；魻杺鞲衅鞯脑?.霍爾效應(yīng)在一塊半導(dǎo)體薄片上，其長(zhǎng)度為1，寬度為b，厚度為d,當(dāng)它被置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，如果在它相對(duì)的兩邊通以控制電流I，且磁場(chǎng)方向與電流方向正交，則在半導(dǎo)體另外兩邊將產(chǎn)生一個(gè)大小與控制電流I和磁感應(yīng)強(qiáng)度B乘積成正比的電勢(shì)UH，即UH=KHIB，其中kH為霍爾元件的靈敏度。該電勢(shì)稱(chēng)為霍爾電勢(shì)，半導(dǎo)體薄片就是霍爾元件。2.工作原理霍爾開(kāi)關(guān)集成電路中的信號(hào)放大器將霍爾元件產(chǎn)生的幅值隨磁場(chǎng)強(qiáng)度變化的霍爾電壓UH放大后再經(jīng)信號(hào)變換器、驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行整形、放大后輸出幅值相等、頻率變化的方波信號(hào)。側(cè)量磁場(chǎng)及工作設(shè)置1.測(cè)量磁場(chǎng)使用霍爾器件檢測(cè)磁場(chǎng)的方法極為簡(jiǎn)單，將霍爾器件作成各種形式的探頭，放在被測(cè)磁場(chǎng)中，因霍爾器件只對(duì)垂直子霍爾片表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度敏感，磁力線必須和器件表面垂直，通電后即可由輸出電壓得到被測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。若不垂直，則應(yīng)求出其垂直分量來(lái)計(jì)算被測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度值。而且，因霍爾元件的尺寸極小，可以進(jìn)行多點(diǎn)檢測(cè)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可以得到電場(chǎng)的分布狀態(tài)，并可對(duì)狹縫、小孔中的磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)。2.工作磁體的設(shè)置用磁場(chǎng)作為被傳感物體的運(yùn)動(dòng)和位置信息載體時(shí)，一般采用永久磁鋼來(lái)產(chǎn)生工作磁場(chǎng)。在遮斷方式中，工作磁體和霍爾器件以適當(dāng)?shù)拈g隙相對(duì)固定，用一軟磁（例如軟鐵）翼片作為運(yùn)動(dòng)工作部件，當(dāng)冀片進(jìn)入間隙時(shí)，作用到霍爾器件上的磁力線被部分或全部遮斷，以此來(lái)調(diào)節(jié)工作磁場(chǎng)。被傳感的運(yùn)動(dòng)信息加在冀片上。這種方法的檢測(cè)精度很高，在125°C的溫度范圍內(nèi)，冀片的位置重復(fù)精度可達(dá)50|im。當(dāng)兩齒之間的空隙正對(duì)霍爾元件時(shí)，穿過(guò)霍爾元件的磁力線分散，磁場(chǎng)相對(duì)較弱；而當(dāng)某一齒對(duì)準(zhǔn)霍爾元件時(shí)，穿過(guò)霍爾元件的磁力線集中，磁場(chǎng)相對(duì)較強(qiáng)。齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使得穿過(guò)霍爾元件的磁力線密度發(fā)生變化，因而引起霍爾電壓的變化，霍爾元件將輸出一個(gè)mV級(jí)的準(zhǔn)方波電壓。此信號(hào)還需由電子電路轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的脈沖電壓，當(dāng)外加磁場(chǎng)的S極接近霍爾電路外殼上打有標(biāo)志的一面時(shí)，作用到霍爾電路上的磁場(chǎng)方向?yàn)檎Ｒ部蓪⒐ぷ鞔朋w固定在霍爾器件（外殼上沒(méi)打標(biāo)志的一面），讓被檢的鐵磁物體（例如鋼齒輪）從它們近旁通過(guò)，檢測(cè)出物體上的特殊標(biāo)志（如齒、凸緣、缺口等），得出物體的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。在圖2的霍爾效應(yīng)速度傳感器中，當(dāng)測(cè)速的靶轉(zhuǎn)到霍爾效應(yīng)傳感器的位置，即霍爾傳感器位于靶及磁鐵之間，霍爾效應(yīng)傳感器檢測(cè)到靶感應(yīng)的磁通量變化?；魻栃?yīng)傳感器感測(cè)的是磁通量的大小。直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的工作原理來(lái)源：機(jī)電在線發(fā)布時(shí)間：2010-1-1816:26:04直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的工作原理在空載時(shí)，直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓就是電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。顯然輸出電壓與轉(zhuǎn)速成正比。2.誤差分析直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓與轉(zhuǎn)速要嚴(yán)格保持正比關(guān)系在實(shí)際中是難以做到的，其實(shí)際的輸出特性為圖中實(shí)線，造成這種非線性誤差的原因主要有以下三個(gè)方面：（1） 電樞反應(yīng)直流測(cè)速發(fā)電機(jī)負(fù)載時(shí)電樞電流會(huì)產(chǎn)生電樞反應(yīng)，電樞反應(yīng)的去磁作用使氣隙磁通中0減小，使輸出電壓減小。從輸出特性看，斜率將減小，而且電樞電流越大，電樞反應(yīng)的去磁作用越顯著，輸出特性斜率減小越明顯，輸出特性直線變?yōu)榍€。（2） 溫度的影響假如直流測(cè)速發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期使用，其勵(lì)磁繞組會(huì)發(fā)熱，其繞組阻值隨溫度的升高而增大，勵(lì)磁電流因此而減小，從而引起氣隙磁通減小，輸出電壓減小，特性斜率減小。溫度升得越高，斜率減小越明顯，使特性向下彎曲。可在勵(lì)磁回路中串接一個(gè)阻值較大而溫度系數(shù)較小的錳銅或康銅電阻，以減小由于溫度的變化而引起的電阻變化，從而減小因溫度而產(chǎn)生的線性誤差。（3）接觸電阻假如電樞電路總電阻包括電刷與換向器的接觸電阻，那么輸出電壓受接觸電阻壓降影響總是隨負(fù)載電流變化而變化，當(dāng)輸入的轉(zhuǎn)速較低時(shí)，接觸電阻較大，使此時(shí)本來(lái)就不大的輸出電壓變得更小，造成的線性誤差很大；當(dāng)電流較大的，接觸電阻較小而且基本上趨于穩(wěn)定的數(shù)值，線性誤差相對(duì)而言小得多。另外，直流測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出的是一個(gè)脈動(dòng)電壓，其交變分量對(duì)速度反饋控制系統(tǒng)、高精度的解算裝置有較明顯的影響。交流測(cè)速發(fā)電機(jī)交流測(cè)速發(fā)電機(jī)分為同步測(cè)速發(fā)電機(jī)和異步測(cè)速發(fā)電機(jī)。在實(shí)際應(yīng)用中異步測(cè)速發(fā)電機(jī)使用較廣泛。1.交流異步測(cè)速發(fā)電機(jī)工作原理交流異步測(cè)速發(fā)電機(jī)與交流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)相似，其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有籠型的，也有杯型的，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中多用空心杯轉(zhuǎn)子異步測(cè)速發(fā)電機(jī)?？招谋D(zhuǎn)子異步測(cè)速發(fā)電機(jī)定子上有兩個(gè)在空間上互差90?電角度的繞組，一為勵(lì)磁繞組，另一為輸出繞組?？招谋D(zhuǎn)子異步測(cè)速發(fā)電機(jī)原理當(dāng)定子勵(lì)磁繞組外接頻率為f的恒壓交流電源u，勵(lì)磁繞組中有電流i流過(guò)，在直軸（即軸）上產(chǎn)生以頻率f脈振的磁通。在轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)，脈振磁通在空心杯轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出變壓器電勢(shì)（空心杯轉(zhuǎn)子可以看成有無(wú)數(shù)根導(dǎo)條的籠式轉(zhuǎn)子，相當(dāng)于變壓器短路時(shí)的二次繞組，而勵(lì)磁繞組相當(dāng)于變壓器的一次繞組），產(chǎn)生的磁場(chǎng)與勵(lì)磁電源同頻率的脈振磁場(chǎng)，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子切割直軸磁通，在杯型轉(zhuǎn)子中感應(yīng)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電勢(shì)，其大小正比于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，并以勵(lì)磁磁場(chǎng)的脈振頻率交變，又因空心杯轉(zhuǎn)子相當(dāng)于短路繞組，故旋轉(zhuǎn)電勢(shì)在杯型轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生交流短路電流，若忽視杯型轉(zhuǎn)子的漏抗的影響，那么此短路電流所產(chǎn)生的脈振磁通在空間位置上與輸出繞組的軸線一致，因此轉(zhuǎn)子脈振磁場(chǎng)與輸出繞組相交鏈而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。輸出繞組感應(yīng)產(chǎn)生的電勢(shì)實(shí)際就是交流異步測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出的空載電壓，其大小正比于轉(zhuǎn)速，其頻率為勵(lì)磁電源的頻率。2、誤差分析交流異步測(cè)速發(fā)電機(jī)的誤差主要有三種：非線性誤差、剩余電壓和相位誤差。測(cè)速發(fā)電機(jī)網(wǎng)址：/view/b24d80114431b90d6c85c752.html伺服電機(jī)的分類(lèi)、特點(diǎn)和用途頻道：電機(jī) 發(fā)布時(shí)間：2008-08-05分類(lèi)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)性能特點(diǎn)使用范圍代號(hào)電氣原理圖交流伺服電動(dòng)機(jī)/鼠籠型轉(zhuǎn)子為鼠籠結(jié)構(gòu)具有體積小、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不夠平滑小功率自動(dòng)控制系統(tǒng)中SL交流伺服電動(dòng)機(jī)/齒輪減速鼠籠型轉(zhuǎn)子為鼠籠結(jié)構(gòu)，帶有齒輪減速器與鼠籠型相同，可直接與負(fù)載相連接小功率自動(dòng)控制系統(tǒng)中SL-J

交流伺服電動(dòng)機(jī)/非磁性杯型用非磁性金屬鋁、紫銅等制成杯形轉(zhuǎn)子，杯的內(nèi)外由內(nèi)、夕卜定子構(gòu)成磁路轉(zhuǎn)子慣量?。贿\(yùn)轉(zhuǎn)平滑，無(wú)抖動(dòng)現(xiàn)象；勵(lì)磁電流和體積較大要求運(yùn)行平滑的系統(tǒng)，如積分電路等SKO交流伺服電動(dòng)機(jī)/帶有定位裝置鼠籠型轉(zhuǎn)子為鼠籠結(jié)構(gòu)，帶有定位裝置僅能單方向旋轉(zhuǎn)SL-D直流伺服電動(dòng)機(jī)/有槽電樞（電磁或永磁）同一般直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)相似，但電樞鐵心長(zhǎng)度與直徑之比值大，氣隙較小有下降的機(jī)械特性和線性的調(diào)節(jié)特性，響應(yīng)快一般直流伺服系統(tǒng)SY直流伺服電動(dòng)機(jī)/無(wú)槽電樞（電磁式或水磁）電樞鐵心為光滑的圓柱體，電樞繞組用耐熱環(huán)氧樹(shù)脂固定在鐵心表面，氣隙大除具有一般直流伺服電動(dòng)機(jī)的特性外，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，機(jī)電時(shí)間常數(shù)小，換向良好用在需快速動(dòng)作，功率較大的伺服系統(tǒng)SY直流伺服電動(dòng)機(jī)/齒輪減速永磁式帶有齒輪減速器可直接與負(fù)載連接用在需快速動(dòng)作，功率較大的伺服系統(tǒng)SY-J

電樞繞組用環(huán)氧直流伺樹(shù)脂澆注時(shí)間常服電動(dòng)機(jī)/成杯形，數(shù)小，換用在需要空心杯形空心杯電向好，低快速動(dòng)作的SYK電樞（永磁樞內(nèi)外兩速運(yùn)轉(zhuǎn)平伺服系統(tǒng)式）側(cè)均有鐵心構(gòu)成磁路滑1 1直流伺服電動(dòng)機(jī)/永磁式直可動(dòng)部分為動(dòng)作直線作直線運(yùn)動(dòng)的控制電SZX線伺服電動(dòng)機(jī)圈，亦稱(chēng)音圈電機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)1 1磁極軸向安裝，具有扇形面的極靴。電樞為圓盤(pán)絕緣薄板，電機(jī)轉(zhuǎn)上面印制矩平滑，裸露的繞無(wú)齒槽效直流伺服電動(dòng)機(jī)/印刷繞組電樞（永磁式）組，電樞沒(méi)有鐵心，定子采用鋁鎳鉆磁鋼或應(yīng)，火花小，脈沖轉(zhuǎn)矩大，散熱性能好，機(jī)電用于低速和起動(dòng)反轉(zhuǎn)頻繁的系統(tǒng)SN鐵氧體磁時(shí)間常數(shù)鋼，一般小，低速不另設(shè)換運(yùn)轉(zhuǎn)性能向器，而由電刷與電樞繞組表面一層的直線部分直接滑動(dòng)接觸好

直流伺服電動(dòng)機(jī)/無(wú)刷電樞(永磁式)沒(méi)有機(jī)械換向器和電刷，它以電子換向裝置代替一般直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械換向裝置。它由電動(dòng)機(jī)本體、位置傳感器及電子換向開(kāi)關(guān)電路三個(gè)基本部分組成調(diào)速性能平穩(wěn)范圍寬，噪音低，可靠性高，壽命長(zhǎng)，無(wú)換向火花，對(duì)無(wú)線電無(wú)干擾適用于宇宙飛船，人造衛(wèi)星，低噪音攝影機(jī)，精密儀器儀表的驅(qū)動(dòng)裝置等自整角機(jī)(selsyn)在無(wú)機(jī)械聯(lián)接的轉(zhuǎn)角信號(hào)傳遞系統(tǒng)或電信號(hào)傳遞系統(tǒng)中，傳遞角度或信號(hào)的電感式角度傳感元件。最早應(yīng)用的一種微特電機(jī)。自整角機(jī)工作原理與繞線式感應(yīng)電機(jī)相似，當(dāng)轉(zhuǎn)子位置改變時(shí)，繞組間電磁耦合發(fā)生變化，感應(yīng)出電信號(hào)或輸出電流，從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，以保證傳遞系統(tǒng)自同步地傳遞角度或信號(hào)。醫(yī)姓力蛆六§11商機(jī)工作棒1田自整角機(jī)工作原理及其理論研究自整角機(jī)工作原理在結(jié)構(gòu)上分為接觸式和無(wú)接觸式。典型的接觸式結(jié)構(gòu)主要由定子、轉(zhuǎn)子和集電裝置（集電環(huán)和電刷）3部分組成。’定子鐵心由均勻分布槽的沖片疊成，槽內(nèi)一般嵌有三相對(duì)稱(chēng)Y聯(lián)接的繞組；轉(zhuǎn)子鐵心是由凸極式或均勻分布槽的沖片疊成，一般放置單相繞組。無(wú)接觸式自整角機(jī)工作原理有幾種形式，一種是采用環(huán)形變壓器；另一種采用軸向磁路和徑向磁路組合而成的B3H式（由原全蘇電工研究院發(fā)明）。此外還有其他形式。無(wú)接觸式工作可靠，壽命長(zhǎng)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積及功耗都大。自整角機(jī)工作原理在軍用及民用產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用，如自動(dòng)火炮、雷達(dá)天線的方位角、俯仰角的控制和指示，飛機(jī)、艦船平臺(tái)控制和指示，船用傳令鐘，軋鋼機(jī)軋輥的間隙控制，核反應(yīng)堆的控制棒指示器及同步攝影等的同步傳遞系統(tǒng)。電機(jī)減速箱工作原理及結(jié)構(gòu)分析。行星式電機(jī)減速箱，它安置在攪拌機(jī)頂部，電機(jī)減速箱設(shè)有一臺(tái)以上，以行星形式布設(shè)在攪拌機(jī)頂部圓徑范圍內(nèi)，電機(jī)減速箱的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與攪拌臂相連接，一組以上攪拌臂連同攪拌鏟裝設(shè)在攪拌腔內(nèi)。。1控制式自整角機(jī)的工作原理控制式自整角機(jī)的工作原理可以由左圖來(lái)說(shuō)明。圖中由結(jié)構(gòu)、參數(shù)均相同的兩臺(tái)自整角機(jī)構(gòu)成自整角機(jī)組。一臺(tái)用來(lái)發(fā)送轉(zhuǎn)角信號(hào)，它的勵(lì)磁繞組接到單相交流電源上，稱(chēng)為自整角發(fā)送機(jī)，用ZKF表示。另一臺(tái)用來(lái)接收轉(zhuǎn)角信號(hào)并將轉(zhuǎn)角信號(hào)轉(zhuǎn)換成勵(lì)磁繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)輸出，稱(chēng)之為自整角接收機(jī)，用ZKJ表示。兩臺(tái)自整角機(jī)定子中的整步繞組均接成星形，三對(duì)相序相同的相繞組分別接成回路圖7-31控制式自整角機(jī)工作原理圖在自整角發(fā)送機(jī)的勵(lì)磁繞組中通入單相交流電流時(shí)，兩臺(tái)自整角機(jī)的氣隙中都將產(chǎn)生脈振磁場(chǎng)，其大小隨

時(shí)間按余弦規(guī)律變化。脈振磁場(chǎng)使自整角發(fā)送機(jī)整步繞組的各相繞組生成時(shí)間上同相位的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，電

動(dòng)勢(shì)的大小取決于整步繞組中各相繞組的軸線與勵(lì)磁繞組軸線之間的相對(duì)