直流伺服电机的工作原理及驱动方法
伺服系统的发展经历了由液压到电气的过程,电气何服系统根据所驱动的电机类型分为直流(DC)伺服系统和交流(AC)伺服系统。20世纪50年代,无刷电机和直流电机实现了产品化,并在计算机外围设备和机械设备上获得了广泛的应用。20世纪70年代则是直流何服电机应用最为广泛的时代。伺服电机是自动装置中的执行元件,它的最大特点是可控,在有控制信号时,伺服电机就转动,且转速大小正比于控制电压的大小,除去控制信号电压后,饲服电机就立即停止转动。
伺服电机应用甚广,几乎所有的自动控制系统中都需要用到,例如测速电机,它的输出正比于电机的速度,或者齿轮盒驱动电位器机构,它的输出正比于电位器移动的位置。当这类电机与适当的功率控制反馈环配合时,它的速度可以与外部振荡器频率精确领定,或与外部位移控制旋钮进行锁定唱机或激光唱机的转盘常用伺服电机,天线转动系统、遥控模型飞机和舰船也都要用到何服电机。
直流伺服电动机通过电刷和换向器产生的整流作用,使磁场磁动势和电枢电流磁动势正交,从面产生转矩。其电枢大多为永久磁铁。同交流伺服电动机相比,直流何服电动机起动转矩大,调速广且不受频率及极对数限制(特别是电枢控制的),机械特性线性度好,从零转速至额定转速具备可提供额定转矩的性能,功率损耗小,具有较高的响应速度、精度和频率,优良的控制特性,这些是它的优点,但直流电机的优点也正是它的缺点,因为直流电机要产生额定负载下恒定转矩的性能,则电枢磁场与转子磁场必须恒维持90°,这就要借助碳刷及整流子:电刷和换向器的存在增大了摩擦转矩,换向火花带来了无线电干扰,除了会造成组损坏之外,使用场合也受到限制,寿命较低,需要定期维修,使用维护较麻烦若使用要求频繁起停的随动系统,则要求直流伺服电动机起动转矩大:在连续工作制的系统中,则要求伺服电机寿命较长,使用时要特别注意先接通磁场电源,然后加电枢电压
直流伺服电机的分类与特性
直流伺服电机的基本结构与工作原理与一般直流电动机相类似
直流电动机的主磁极磁场和电枢磁场如图610(a)所示,主磁极磁势F在空间固定不动,当电刷处于几何中线位置时,电框磁势F和F在空间正交,也就是电动机保持在最大转矩状态下运行如果直流电动机的主磁极和电刷一起旋转,而电枢绕组在空间固定不动,如图610(b所示,则此时F和F0仍保持正交关系