《機電一體化》課件 項目四 驅動裝置的選用

驅動裝置的選用——《機電一體化》驅動部件概述交、直流伺服電動機步進電動機、開關磁阻電機電動機的選型液壓驅動部件CONTENT目錄驅動部件的分類電氣式電氣式驅動裝置將電能變成電磁力，并用該電磁力驅動機構運動。電氣式驅動裝置有直流伺服電機、交流伺服電機、步進電機以及電磁鐵等。液壓式液壓式驅動裝置先將電能變換為液壓能，并用控制閥改變壓力油的流向，從而使液壓驅動裝置驅動機構的運動。液壓式驅動元件主要有往復運動油缸、回轉油缸、液壓馬達等。氣壓式氣壓式驅動元件與液壓式驅動元件的原理相同，只是將介質由油改為了氣體而已。具有代表性的氣壓式驅動元件有氣缸、氣壓馬達等。不同驅動裝置的特點表驅動裝置的特點及優(yōu)缺點直流伺服電動機直流伺服電動機的工作原理直流伺服電動機的結構他勵直流伺服電動機的機械特性直流伺服電動機的調速直流伺服電機的調速主要采用調壓調速。改變電樞電壓，其機械特性曲線只是上下移動，電機的機械特性硬度不變，這就使得調速幅度較大，可均勻調節(jié)電樞電壓，以得到平滑的無級調速。目前直流伺服電動機的控制電路較多采用晶閘管調速和脈寬調制（PWM）調速。無刷直流電動機把永磁直流電機的結構作調整，把永磁體安裝在轉子上，把電樞繞組安裝在定子上，用逆變器和轉子位置檢測器組成的電子換向器取代有刷直流電動機的機械換向器和電刷，就得到了永磁無刷直流電動機。永磁無刷直流電動機一般由電動機本體、轉子位置檢測器、逆變器和控制電路四部分組成。籠型異步交流伺服電動機籠型異步交流伺服電動機的結構主要由定子和轉子兩大部分組成。定子由機座、裝在機座內的圓筒形定子鐵芯和定子繞組組成。轉子一般為鼠籠型結構。由轉軸、轉子鐵芯和轉子繞組等組成。異步交流伺服電動機是兩相異步電動機，它的定子上裝有兩個繞組，兩繞組在空間互成，一個是勵磁繞組，其兩端施加勵磁電壓，另一個是控制繞組，其兩端施加控制電壓。勵磁電壓和控制電壓頻率相同，相位相差。當通電后，定子上的兩繞組產生一個旋轉磁場。在這個旋轉磁場的作用下，轉子便會轉動起來。異步交流伺服電動機的工作原理通過改變控制電壓的大小和相位就可以控制電動機的轉速和轉向。（1）當勵磁電壓恒定不變，控制電壓的大小變化時，轉子的轉速會相應變化?？刂齐妷捍螅D子轉得快；控制電壓小，轉子轉得慢。（2）當控制電壓反相（相位改變）時，旋轉磁場反轉，從而轉子也反轉。（3）若控制電壓變?yōu)榱?，則電動機立即停止轉動。異步交流伺服電動機的控制同步交流伺服電動機同步交流伺服電動機的結構同步電動機的定子是由定子鐵芯、定子繞組、機座和端蓋等組成的。鐵芯由硅鋼片疊成，定子繞組是三相對稱繞組。同步電機的轉子由轉子鐵芯、轉子繞組、集電環(huán)和電刷等組成。通過電刷和滑環(huán)給轉子上的勵磁繞組通入直流勵磁電流，便可使轉子產生固定極性的磁極。同步交流電動機的調速同步交流電動機的轉速與電源頻率保持嚴格同步關系，故電源頻率一定時，轉速不變，且與負載無關。同步交流電動機調速的主要方式是變頻調速，按頻率控制方式的不同分為：他控式變頻調速和自控式變頻調速。步進電動機步進電動機又稱為脈沖電動機，是數字控制系統(tǒng)中的一種執(zhí)行元件，可將電脈沖信號轉換成直線位移或角位移。步進電動機按勵磁方式的不同可分為反應式、永磁式和混合式三種。步進電動機的工作原理設啟動時轉子上的1、3齒在A相繞組極的附近，當第一個脈沖通入A相時，磁通企圖沿著磁阻最小的路徑閉合，在此磁場力的作用下，轉子的1、3齒要和A磁級對齊，如圖（a）所示。當下一個脈沖通入B相時，磁通同樣要按磁阻最小的路徑閉合，即2、4齒要和B磁級對齊，則轉子就逆時針方向轉動一步，如圖（b）所示。當再下一個脈沖通入C相時，同理1、3齒要和C磁極對齊，也即轉子再逆時針走一步，如圖4﹣15（c）所示。依次不斷地給A、B、C相通以脈沖，則步進電動機就一步一步地按逆時針方向旋轉。步進電動機繞組的通斷電次數和各相通電順序決定了輸出角位移和運動方向，控制脈沖分配頻率可實現步進電動機的速度控制。這種使電動機繞組的通斷電順序按輸入脈沖的控制而循環(huán)變化的過程稱為環(huán)形脈沖分配。（1）計算機軟件分配。（2）硬件環(huán)形分配。步進電動機的控制開關磁阻電機開關磁阻電機定子和轉子均采用凸極結構。開關磁阻電機是基于磁阻最小原理（即磁通總是沿磁阻最小的路徑閉合）的原理。當定、轉子齒中心線不重合、磁阻不為最小時，磁場就會產生磁拉力，形成磁阻轉矩，使轉子轉到磁阻最小的位置，即兩軸線重合位置。當向定子各相繞組中依次通入電流時，電機轉子將一步一步地沿著通電相序相反的方向轉動，從而驅動轉子旋轉。電動機類型的選擇主要性能參數的選擇外部結構形式的選擇電動機的選型在選擇電動機時，在滿足過載能力、啟動能力、調速性能及運行狀態(tài)等要求的前提下，優(yōu)先選擇結構簡單、運行可靠、維護方便、價格便宜的電動機。主要從電動機的安裝條件，工作環(huán)境等因素綜合考慮來選擇電動機的外部結構。確定額定功率時主要考慮兩個因素：電動機的發(fā)熱及升溫和電動機的短時過載能力。額定電壓的選擇應綜合考慮其額定功率和所在系統(tǒng)的配電電壓及配電方式。額定轉速的確定應綜合考慮電動機和系統(tǒng)傳動機構兩個方面的。液壓驅動部件液壓動部件以流體為工作介質，將液壓能轉換為機械能，從而帶動負載。液壓驅動元件主要有液壓缸和液壓馬達兩大類。液壓系統(tǒng)中用以控制流體壓力、流量和方向的控制元件總稱為液壓控制閥（或簡稱液壓閥、控制閥）。按照用途的不同，液壓閥可分為三種：（1）方向控制閥。方向控制閥可分為單向閥和換向閥兩大類。（2）壓力控制閥。壓力控制閥可分為溢流閥、順序閥、減壓閥和壓力繼電器。（3）流量控制