直流伺服电机讲解课件

1、任课教师：李正强20132014学年第二学期第一章 直流伺服电机 2345本章教学:一、教学要求： 掌握直流伺服电机结构、分类和作用等概念；理解直流伺服电机工作原理；掌握直流伺服电机的静态特性；了解直流伺服电机的动态特性（关注机电时间常数的作用）；理解无刷直流电动机与普通直流伺服电机的区别。6二、教学时间安排：4学时 三、主要内容：第一节 直流伺服电机的结构第二节 直流伺服电机工作原理第三节 直流伺服电机的特性第四节 直流伺服电机控制第五节 无刷直流电动机本章重点：直流伺服电机工作原理和静态特性；本章难点：直流伺服电机的动态特性。四、教学过程：本章教学:71、直流伺服电动机的结构第一节 直流伺

2、服电机工作原理8图形符号9第一节 直流伺服电机工作原理定子结构1、直流伺服电动机的结构10第一节 直流伺服电机工作原理转子结构1、直流伺服电动机的结构11第一节 直流伺服电机工作原理换向装置1、直流伺服电动机的结构12第一节 直流伺服电机工作原理2、直流伺服电动机基本原理 13鼓形绕组14152、直流伺服电动机基本原理 第一节 直流伺服电机工作原理16加于直流电机的直流电源，借助于换向器和电刷的作用，使直流电机电枢线圈流过的电流，方向是交变的，从而使电枢产生的电磁转矩的方向恒定不变，确保直流电机朝确定的方向连续旋转。定子：磁场永磁体转子：电枢绕组换向：换向器与碳刷第一节 直流伺服电机工作原理2

3、、直流伺服电动机基本原理 17第一节 直流伺服电机工作原理3、直流伺服电动机磁场、电枢反应与换向 直流电动机磁场分析：18第一节 直流伺服电机工作原理3、直流伺服电动机磁场、电枢反应与换向 电枢反应的两个重要影响：1）气隙磁场发生扭斜，气隙合成磁场的物理中性面将逆着电动机旋转方向转过一个角度，物理中性面与几何中性面不再重合。2）半个极下磁通的增加值，将小于另半个极下磁通的减小值，总的气隙磁通将有所减小，这就是电枢磁场的去磁作用。 磁路饱和、换向困难 影响不大，但是降低电机的工作效率。19第一节 直流伺服电机工作原理3、直流伺服电动机磁场、电枢反应与换向 20第一节 直流伺服电机工作原理3、直流

4、伺服电动机磁场、电枢反应与换向 减小和消除换向火花的方法：1）移动电刷法。将直流电动机的电刷从几何中性面开始，逆着电枢旋转方向移动电刷，使换向火花最小为止，移动的角度大于物理中性面的偏移角。2）附加换向磁极法。在几何中性面处设置附加的换向磁极，它的激磁绕组与电枢绕组串联，换向极的磁场方向必须与电枢磁场的方向相反。3）选用合适电刷法。21第一节 直流伺服电机工作原理4、直流伺服电动机转矩方向与电流方向的关系转矩方向与电流方向的关系：为确保直流电动机朝确定的方向连续旋转，通过线圈的电流方向是交替变化的。22第二节 直流伺服电机的结构传统直流伺服电机和直流电机工作原理、结构和基本特征没有原则区别，但

5、是在结构和性能上做了一些改进，具有如下特点：1、采用细长的电枢以便降低转动惯量，其惯量大约是普通直流电动机的1/3 1/2。2、具有优良的换向性能，在大的峰值电流冲击之下仍能确保良好的换向条件，因此具有大的瞬时电流和瞬时转矩。3、机械强度高，能够承受住巨大的加速度造成的冲击力作用。4、电刷一般都安放在几何中型面上，以确保正反转特性对称。23第二节 直流伺服电机的结构24第二节 直流伺服电机的结构25第二节 直流伺服电机的结构 低惯量直流伺服电机无槽电枢盘式电枢空心杯电枢26第二节 直流伺服电机的结构 宽调速直流伺服电机27第三节 直流伺服电机的特性转矩：电势：转矩平衡方程式：28第三节 直流伺

6、服电机的特性转矩稳态平衡方程式:电势稳态平衡方程式:电势动态平衡方程式:291、直流伺服电机的静态特性:电枢控制机械(调节)特性方程式 :1）机械特性：Ua一定时，n=f (Tem )第三节 直流伺服电机的特性转速与转矩的关系302.调节特性：Tem一定时，n=f (Ua )第三节 直流伺服电机的特性1、直流伺服电机的静态特性:电枢控制转速与控制量（如电压）的关系31第三节 直流伺服电机的特性1、直流伺服电机的静态特性:电枢控制322、直流伺服电机的动态特性第三节 直流伺服电机的特性33经拉氏变换整理得：第三节 直流伺服电机的特性2、直流伺服电机的动态特性34按以上各式可建立动态方框图：第三节

7、 直流伺服电机的特性-2、直流伺服电机的动态特性35= 当Te=0时，传递函数为：为电动机电磁时间常数,第三节 直流伺服电机的特性式中， 为电动机机电时间常数2、直流伺服电机的动态特性36同理可得：第三节 直流伺服电机的特性若 ，可写成：当 很小， 远远超过了控制系统通频带时，直流电动机的传递函数可以简化为：2、直流伺服电机的动态特性37影响 的主要因素：第三节 直流伺服电机的特性（1）负载转动惯量的影响： J=Jm+JL JL负载折算转动惯量（2）电枢回路电阻的影响： Ra=Ra+Ri Ri 电源（放大器）内阻（3）机械特性硬度的影响： n/T机械特性的斜率2、直流伺服电机的动态特性38第四节 直流伺服电机控制电枢控制，输入量是电枢电压（或电流）。磁场控制，输入量是磁通，激磁电流或电