直流伺服电动机的技术参数与特性参数,直流伺服电动机的特点特性及种类
伺服电机的性能参数解读与选择指南
伺服电机的性能参数解读与选择指南伺服电机作为一种控制精度高、响应速度快的电机，广泛应用于自动化设备、机器人、数控机床等领域。
在选择适合的伺服电机时，需要了解其性能参数并做出合理的选择。
本文将从伺服电机的性能参数解读和选择指南两方面进行介绍。
首先，我们来解读伺服电机的性能参数。
伺服电机的常见性能参数包括额定转矩、额定转速、静态刚度、动态响应等。
额定转矩是伺服电机在额定工作条件下输出的扭矩大小，通常以N·m为单位；额定转速是伺服电机在额定工作条件下的旋转速度，通常以rpm（转/分钟）为单位；静态刚度是伺服电机在不同转矩下的角位移变化，通常以N·m/rad为单位；动态响应是伺服电机在响应外部指令时的速度和加速度性能。
其次，我们来谈谈选择伺服电机的指南。
在选择伺服电机时，首先需要考虑的是工作负载的要求。
根据工作负载的转矩和转速需求，选择适合的额定转矩和额定转速的伺服电机。
其次，需要考虑系统的控制精度和稳定性要求。
根据系统的控制精度和稳定性需求，选择具有合适静态刚度和动态响应的伺服电机。
最后，需考虑机械结构和安装尺寸的匹配。
选择尺寸适合的伺服电机，确保其可以完美搭配系统的机械结构和安装方式。
综上所述，了解伺服电机的性能参数并按照选择指南进行选择，能够帮助我们选择到性能优良、适用性强的伺服电机，从而提高系统的
控制精度和稳定性，实现更高效的自动化控制。
希望本文对您选择伺服电机有所帮助。
《直流伺服电机》PPT课件
图1-11 印制绕组直流伺服电动机 l-后轭铁(端盖)；2-永久磁钢；3-电刷；4-印制绕组；5-机壳；6-前轭铁(端盖)
转子呈薄片圆盘状，厚度一般为(1.5~2) mm，转子的绝缘基片是环氧玻璃 布胶板。胶合在基片两侧的铜箔用印刷电路制成双面电枢绕组，电枢导体还 兼作换向片。定子由永久磁钢和前后盘状轭铁组成，轭铁兼作前后端盖。组 成多极的磁钢胶合在轭铁一侧，在电机中形成轴向的平面气隙。
3.1.1概述
3. 控制系统对伺服电动机的根本要求
宽广的调速范围 机械特性和调节特性均为线性 无“自转〞现象 快速响应。
此外，还要求伺服电动机的控制功率小、重量轻、 体积小等。
3.1.2直流伺服电动机的控制方式和运行特性
控制方式
由
nUa IaRa
Ce
可知，改变电枢电压和改变励磁磁通都可以改变电动机的
构造 杯形电枢绕组是用导线绕在
绕线模上，然后用环氧树脂 定形做成的。杯形转子内外 两侧有内外定子构成磁路。 由于转子内外侧都需要有足 够的气隙，所以气隙大，磁 阻大，磁动势利用率低。
图1-10 杯形转子直流伺服电动机 l-内磁轭；2-电枢绕组；3-永久磁钢；
4-机壳(磁轭)；5-电刷；6-换向器
1.4.2 低惯量直流伺服电动机
1.4.1 直流力矩电动机
为什么做成圆盘状？
由 E a 6 p a 0 n N 6 a ( p 0 ) n 和 N T e 2 p a I a N 2 I a a ( p ) 可 N 知
在电枢电动势Ea Ua
、每极磁通
和导体电流ia
Ia 2a
一样的条件
下，增加导体数N和极对数p，能使转速n降低，电磁转矩Te增大。
由 nC U e a CT eC sR t ，a 2当n=0时，便可求得 Ua Ua0CRt a Ts
直流伺服电动机的分类
直流伺服电动机的分类
直流伺服电动机具有良好的启动、制动和调速特性，可以便利地在较宽的范围内实现平滑无级调速，故其常用在对伺服电动机的调速性能要求较高的设备中。
直流伺服电动机依据磁场励磁的方式不同，可以分为它励式、永磁式、并励式、串励式、复励式五种；按结构来分，可以分为电枢式、无槽电枢式、印刷电枢式、空心杯电枢式等；按转速的凹凸可分为两大类，高速直流伺服电动机和低速大扭矩宽调速电动机。
1.高速直流伺服电动机
高速直流伺服电动机又可分为一般直流伺服电动机和高性能直流伺服电动机。
一般高速它励式直流伺服电动机的应用历史最长，但是，这种电动机的转矩-惯量比很小，不能适应现代伺服掌握技术进展的要求。
2.低速大扭矩宽调速电动机
低速大扭矩宽调速电动机又称为直流力矩电机，由于它的转子直径较大，线圈绕组多，所以力矩大，转矩—惯量比高，热容量高，能长时间过载，不需要中间传动装置就可以直联丝杠工作；并且，由于没有励磁回路的损耗，它的形状尺寸比其它直流伺服电机小。
另外，低速大扭矩宽调速电动机还有一个重要的特点：低速特性好，能够在较低的速度下平稳运行，最低速可以达到1r/min，甚至达到0.1r/min。
1。
伺服电机知识汇总(直流-交流伺服电机)
伺服电机知识汇总（直流/交流伺服电机）伺服电机servomotor“伺服”一词源于希腊语“奴隶”的意思。
“伺服电机”可以理解为绝对服从控制信号指挥的电机：在控制信号发出之前，转子静止不动;当控制信号发出时，转子立即转动;当控制信号消失时，转子能即时停转。
伺服电机是自动控制装置中被用作执行元件的微特电机，其功能是将电信号转换成转轴的角位移或角速度。
伺服电机分为交流伺服和直流伺服两大类交流伺服电机的基本构造与交流感应电动机(异步电机)相似。
在定子上有两个相空间位移90°电角度的励磁绕组Wf和控制绕组WcoWf，接恒定交流电压，利用施加到Wc上的交流电压或相位的变化，达到控制电机运行的目的。
交流伺服电机具有运行稳定、可控性好、响应快速、灵敏度高以及机械特性和调节特性的非线性度指标严格(要求分别小于10%～15%和小于15%～25%)等特点。
直流伺服电机基本构造与一般直流电动机相似。
电机转速n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j，式中E 为电枢反电动势，K为常数，j为每极磁通，Ua、Ia为电枢电压和电枢电流，Ra为电枢电阻，改变Ua或改变φ，均可控制直流伺服电动机的转速，但一般采用控制电枢电压的方法，在永磁式直流伺服电动机中，励磁绕组被永久磁铁所取代，磁通φ恒定。
直流伺服电动机具有良好的线性调节特性及快速的时间响应。
直流伺服电机的优点和缺点优点：速度控制精确，转矩速度特性很硬，控制原理简单，使用方便，价格便宜。
缺点：电刷换向，速度限制，附加阻力，产生磨损微粒(无尘易爆环境不宜)交流伺服电机的优点和缺点优点：速度控制特性良好，在整个速度区内可实现平滑控制，几乎无振荡，90%以上的高效率，发热少，高速控制，高精确度位置控制(取决于编码器精度)，额定运行区域内，可。
直流伺服电机的控制与驱动
服务理念中的“点点” ◆理解多一点 真情浓一点 ◆学习勤一点 品质高一点 ◆理由少一点 效率高一点 ◆处理问题灵活点 工作过程用心点 ◆对待同事宽容点 互相协作快乐点
直流伺服电机控制与驱动
机械工程
内容安排
1、直流伺服电机工作原理 2、直流伺服电机的驱动 3、直流伺服电机的选择
直流电机和直流伺服电机有什么区别：
伺服电机：有反馈的控制系统，它是直流供电， 有编码器反馈速度和位置信号，有良好的动态性 能。
直流电机：没有反馈信号，不能形成闭合回路。
直流伺服电机的特点 优点：具有较高的响应速度、精度和频率，优良 的控制特性等。便于调速，机械特性好。
（4）
这样我们通过控制加在电机上的电压来控制转 速
2、直流伺服电机的控制与驱动
直流伺服电机是直流供电，为了调节电机转速和方向，需 要对其直流电压的大小和方向进行控制。目前常用的驱动 方式是PWM（pulse width modulation）脉冲宽度调制的 英文缩写。它的含义是利用大功率晶体管的开关作用，使 得加到电机上电压的时间（占空比）发生变化，从而控制 电机电压的平均值来控制电机的转速。
Va = Vmax *a
其中Va指的是电机的平均速度，Vmax 指电机在通电时的最大速度， a= t1 /T 是指占空比 . 由上面的公式可见，当我们改变占空比a时，就可以得到不同的电机平均速度 Va，从而达到调速的目的。
3、直流伺服电动机的选择
选择依据是惯量匹配原则或者等效转矩来选择，只介绍第一种方法 惯量匹配原则 根据理论分析和实践证明，负载惯量和电机惯量的比值对伺服系统的性能
此时电机只能在某一个方向调速，称为不可逆调速。当需要电机 在正、反两个方向都能调速的时候，需要使用桥式降压电路
直流伺服电机PPT课件
电流反馈
功放
第14页/共47页
G
M
§6.4 直流伺服电机 （五） 直流进给运动的速度控制（2）PWM调速系统
① 主回路：
大功率晶体管开关放大器； ② 控制回路：功率整流器。
速度调节器；
电流调节器；
固定频率振荡器及三角波发生器；
脉宽调制器和基极驱动电路。
区别：
与晶闸管调速系统比较，速度调节器和电流调节
2） 脉宽调制器
同向加法放大器电路图 U S r –速度指令转化过
来的直流电压
U△
R1
U Sr
R1
R2
+ +12V
-
R3
USC
U △- 三角波
USC- 脉宽调制器的输
出（ U S r +U △ ）
调制波形图
U △+U S r
U△
+U S r
o
o
t
-12V U △+U S r
t
o
-U S r
t
U SC
电机转速与理想空载转速的差
（6.7）
ω（n） △ω
ωO
O
TL TS T
图6.7 直流电机的机械特性
第3页/共47页
§6.4 直流伺服电机 （二）一般直流电机的工作特性
2. 动态特性 直流电机的动态力矩平衡方程式为
TM TL J d
dt
式中
TM ─电机电磁转矩； TL ─ 折算到电机轴上的负载转矩； ω ─ 电机转子角速度； J ─ 电机转子上总转动惯量；
（6.1）
KT —转矩常数； Φ—磁场磁通；Ia —电枢电流；TM —电磁
转矩。电枢回路的电压平衡方程式为:
机电一体化技术课后答案
机电一体化技术课后答案1-1、机电一体化是在机械主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。
1-2、机电一体化系统的主要组成、作用及其特点是什么？a、机械本体：用于支撑和连接其他元件，并将这些元件合理组合成一个有机整体。
b、动力系统：为机电产品提供能量和动力功能，驱动执行机构完成预定的主要功能。
c、传感和监控系统：将机电产品在运行过程中所需的自身和外部环境的各种参数和状态转换为可测量的物理量，并利用监控系统的功能测量这些物理量，以提供机电产品运行控制所需的各种信息。
d、信息处理与控制系统：接收来自传感器和检测系统的反馈信息，并进行相应的处理、计算和决策，从而按照要求控制产品的运行，实现控制功能。
e、执行装置：在控制信息的作用下完成所需的动作，实现产品的主要功能。
1-4. 与传统机电产品相比，机电产品具有更高的功能水平和附加值。
它给开发者、生产者和用户带来了越来越多的社会效益和经济效益。
1-7. 机电一体化的主要支撑技术：传感检测技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服驱动技术、接口技术、精密机械技术和系统组装技术。
1-8.机电一体化发展趋势：智能化、模块化、网络化、小型化、绿色化、拟人化、适应性。
2-1、机电一体化系统对传动机构的基本要求：传动间隙小、精度高、低摩擦、体积小、重量轻、运动平稳、响应速度快、传动转矩大、高谐振频率以及与伺服电动机等其他环节的动态性能相匹配等要求。
2-2. 螺旋螺母机构的传动形式及特点：a.螺母固定，螺杆旋转移动；b、螺杆旋转，螺母移动；c、螺母旋转和螺杆运动；d、螺杆固定，螺母转动移动；e、差速驱动。
2-3、滚珠丝杆副的组成及特点：由丝杆、螺母、滚珠和反相器四部分组成；具有轴向刚度高、运动平稳、传动精度高、不易磨损、使用寿命长等优点。
2-5. 各级齿轮传动比的分配原则：① 最小等效惯性矩原理② 最小重量原则③ 最小输出轴角度误差原则（后两级传动比应更大，尽可能提高最后一级齿轮副的加工精度）；2-8、齿轮传动侧隙的调整有偏心套调整、双片薄齿轮错齿调整和轴向垫片调整等多种方法。
第6章 直流伺服电动机
第6章 直流伺服电动机
根据转矩平衡方程式，当负载转矩不变时，电磁
转矩T=CTΦIa不变；又If不变，Φ不变，所以电枢电流Ia 也不变。再由电动机电压平衡方程式Ea=Ua-IaRa可以看
出，由于IaRa不变，感应电势Ea将随Ua的降低而减小；
又Φ不变，故转速要相应减小。若电压改变后的感应电 势、转速、 电流用Ea′、n′、Ia′表示，则Ua′=55 V时的
第6章 直流伺服电动机
第6章 直流伺服电动机
1 直流电动机的工作原理 2 电磁转矩和转矩平衡方程式
3 直流电动机的反电势和电压平衡方程式
4 直流电动机的使用 5 直流伺服电动机及其控制方法 6 直流伺服电动机的稳态特性
第6章 直流伺服电动机
7 直流伺服电动机在过渡过程中的工作状态 8 直流伺服电动机的过渡过程
的方向一致时， 数值为正； 反之， 数值为负。
第6章 直流伺服电动机
由于现在主要研究电机的工作状态， 为了分析简 便， 可先不考虑放大器的内阻， 这时电枢回路的电压 平衡方程式为 Ua1 =Ea1 +Ia1 Ra 式中, Ua1 >Ea1 。
第6章 直流伺服电动机
负载为常数时的调节特性
仍以直流电动机带动天线旋转为例来说明电动机的 调节特性。 在不刮风或风力很小时， 电动机的负载转矩主要是 动摩擦转矩TL加上电机本身的阻转矩T0。 在转速比较低的条件下， 可以认为
动摩擦转矩和转速无关，是不变的。 因此， 总阻转矩Ts 是一个常数。
负载转动惯量的影响当电机在系统中带动负载时其转动惯量应该包括负载通过传动比折合到电动机轴上的转动惯量j放大器内阻的影响当电机是由直流放大器提供控制信号时如同在分析放大器内阻对机械特性的影响一样这时电枢回路的电阻中应包括放大器的内阻r即总的电枢回路电阻为r这样一来电机机电时间常数表示式32可以看出负载惯量越大或放大器内阻越大则机电时间常数亦越大过渡过程的时间就越长
直流(DC)与交流(AC)伺服电机及驱动
目录直流（DC）与交流（AC）伺服电机及驱动 (1)1.直流(DC)伺服电机及其驱动 (1)（1）直流伺服电机的特性及选用 (1)（2）直流伺服电机与驱动 (2)（3）PWM直流调速驱动系统原理 (3)2.交流(AC)伺服电机及其驱动 (4)直流（DC）与交流（AC）伺服电机及驱动1.直流(DC)伺服电机及其驱动（1）直流伺服电机的特性及选用直流伺服电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，从而产生转矩。
其电枢大多为永久磁铁。
直流伺服电机具有较高的响应速度、精度和频率，优良的控制特性等优点。
但由于使用电刷和换向器，故寿命较低，需要定期维修。
20世纪60年代研制出了小惯量直流伺服电机，其电枢无槽，绕组直接粘接固定在电枢铁心上，因而转动惯量小、反应灵敏、动态特性好，适用于高速且负载惯量较小的场合，否则需根据其具体的惯量比设置精密齿轮副才能与负载惯量匹配，增加了成本。
直流印刷电枢电动机是一种盘形伺服电机，电枢由导电板的切口成形，导体的线圈端部起换向器作用，这种空心式高性能伺服电机大多用于工业机器人、小型NC机床及线切割机床上。
宽调速直流伺服电机的结构特点是励磁便于调整，易于安排补偿绕组和换向极，电动机的换向性能得到改善，成本低，可以在较宽的速度范围内得到恒转速特性。
永久磁铁的宽调速直流伺服电机的结构如下图所示。
有不带制动器a和带制动器b两种结构。
电动机定子(磁钢)1采用矫顽力高、不易去磁的永磁材料(如铁氧体永久磁铁)、转子(电枢)2直径大并且有槽，因而热容量大，结构上又采用了通常凸极式和隐极式永磁电动机磁路的组合，提高了电动机气隙磁通密度。
同时，在电动机尾部装有高精密低纹波的测速发电机，并可加装光电编码器或旋转变压器及制动器，为速度环提供了较高的增量，能获得优良的低速刚度和动态性能。
日本发那科(FANUC)公司生产的用于工业机器人、CNC机床、加工中心(MC)的L系列(低惯量系列)、M系列(中惯量系列)和H系列(大惯量系列直流伺服电机）。
伺服 电机
第三节直流伺服驱动控制直流伺服电动机是用直流电信号控制的执行元件，它的功能是将输入的电压控制信号，快速转换为轴上的角位移或角速度输出。
直流伺服电动机具有线性调速范围宽、信号响应迅速、无控制电压立即停转、堵转转矩大等特点，作为驱动元件被广泛应用于数控闭环(或半闭环)进给系统中。
以直流伺服电机作为驱动元件的伺服系统称为直流伺服系统。
一、直流伺服电动机的工作原理及类型1．工作原理直流电机的工作原理是建立在电磁力定律基础上的，电磁力的大小与电机中的气隙磁场成正比。
直流电机的工作原理如图3–12所示，位于磁场中的线圈abcd 的a端和d端分别连接于各自的换向片上，换向片又分别通过静止的电刷A和B 与直流电源的两极相连。
当电流通过线圈时，产生电磁力和电磁转矩，使线圈旋转，线圈转动的同时，abcd的两个相连的换向片的位置产生变化，从而改变了所接触的电源极性，维持线圈沿固定方向连续旋转。
图3–12 直流电机的工作原理图就原理而言，一台普通的直流电机也可认为就是一台直流伺服电机，因为当一台直流电机加以恒定励磁，若电枢(多相线圈)不加电压，电机不会旋转；当外加某一电枢电压时，电机将以某—转速旋转，改变电枢两端的电压，即可改变电机转速，这种控制叫电枢控制。
当电枢加以恒定电流，改变励磁电压时，同样可达到上述控制目的，这种方法叫磁场控制。
直流伺服电机一般都采用电枢控制。
直流电机的种类很多，但它们的工作原理都是一样的，但是由于功用不同，在结构和工作性能上也有所区别。
2．直流伺服电机的分类直流电机按其励磁方式分为永磁式、励磁式(他励、并励、串励、复励)、混合式(励磁和永磁合成)三种；按电枢结构分为有槽、无槽、印刷绕组、空心杯形等；按输出量分为位置、速度、转矩(或力)三种控制系统；按运动模式分为增量式和连续式；按性能特点及用途不同又有不同品种。
二、常用直流伺服电动及特点永磁电机和他励电机适合于数控机床，而这类电机在实际应用中，习惯上按其性能特点又有小惯量直流伺服电机和宽调速直流伺服电机之分。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
直流伺服电动机的技术参数与特性参数，直流伺服电动机的特点特性及种类
导语：直流伺服电动机是自动控制系统中具有特殊用途的直流电动机，又称执行电机，它能够把输入的电压信号变换成轴上的角位移和角速度等机械信号。
直流伺服电动机是自动控制系统中具有特殊用途的直流电动机，又称执行电机，它能够把输入的电压信号变换成轴上的角位移和角速度等机械信号。
直流伺服电动机的工作原理、基本结构及内部电磁关系与一般用途的直流电动机相同。
直流伺服电动机的控制电源为直流电压，分普通直流伺服电动机、盘形电枢直流伺服电机、空心杯直流伺服电机和无槽直流伺服电机等。
普通直流伺服电动机有永磁式和电磁式两种基本结构类型。
电磁式又分为他励、并励、串励和复励四种，永磁式可看作是他励式。
特点：转子直径较小、轴向尺寸大；转动惯量小，因此响应时间快。
但额定扭矩较小，一般必须与齿轮降速装置相匹配。
用于高速轻载的小型数控机床中。
1、直流伺服电动机的基本结构
图为直流伺服电动机的结构，主要包括定子、转子、电刷与换向片三个部分
2.直流伺服电动机的分类
（1）根据电动机本身结构的不同，可分为以下几类：
改进型直流伺服电动机转子的转动惯量较小，过载能力较强，且具有较好的换向性能。
小惯量直流电动机最大限度地减少了转子的转动惯量，能获得最好的快速特性。
永磁直流伺服电动机能在较大过载转矩下长期地工作，转动惯量较大，无励磁回路损耗，可在低速下运转。
无刷直流电动机由同步电动机和逆变器组成，而逆变器是由装在
转子上的转子位置传感器控制。
（2）根据直流电动机对励磁绕组的励磁方式不同，可分为他励式、并励式、串励式和复励式四种。
直流伺服电动机的特点种类
直流伺服电动机的结构和一般直流电动机一样，只是为了减小转动惯量而做得细长一些。
它的励磁绕组和电枢分别由两个独立电源供电。
也有永磁式的，即磁极是永久磁铁。
通常采用电枢控制，就是励磁电压f一定，建立的磁通量Φ也是定值，而将控制电压Uc加在电枢上，其接线图如下图所示。
直流伺服电动机，通常用于功率稍大的系统中，其输出功率一般为1W-600W。
直流伺服电动机分为以下几种：
一般直流伺服电动机
无槽电枢直流伺服电动机
空心杯形电枢直流伺服电动机
印刷绕组直流伺服电动机
无刷直流伺服电动机
直流伺服电动机的机构特性（n=f（T））和直流他励电动机一样，也用下式表示：
n=Uc/KE·Φ-Ra/KE·KT·Φ·T
下图是直流伺服电动机在不同控制电压下（Uc为额定控制电压）的机械特性曲线。
由图可见：在一定负载转矩下，当磁通不变时，如果升高电枢电
压，电机的转速就升高；反之，降低电枢电压，转速就下降；当Uc ＝0时，电动机立即停转。
要电动机反转，可改变电枢电压的极性。
直流伺服电动机的技术参数
1.额定功率是指电动机轴上输出功率的额定值，即电动机在额定状态下运行时的输出功率。
在额定功率下允许电动机长期连续运行而不致过热。
2.额定电压是指电动机在额定状态下运行时，励磁绕组和电枢控制绕组上应加的电压额定值。
3.额定电流是指电动机在额定电压下，驱动负载为额定功率时绕组中的电流。
额定电流一般就是电动机长期连续运行所允许的最大电流。
4.额定转速也称最高转速，是指电动机在额定电压下，输出额定功率时的转速。
直流伺服电动机的凋速范围一般在额定转速以下。
5.额定转矩是指电动机在额定状态下运行时的输出转矩。
6.最大转矩是指电动机在短时间内可输出的最大转矩，它反映了
电动机的瞬时过载能力。
直流伺服电动机的瞬时过载能力都比较强，其最大转矩一般可达额定转矩的5—10倍。
7.机电时间常数τj和电磁时间常数τd
分别反映了直流伺服电动机两个过渡过程时间的长短。
τj通常小于20ms，τd通常小于5ms，两者之比通常大于3，因而通常可将直流伺服电动机近似地看成是一阶惯性环节。
8.热时间常数是指电动机绕组上升到额定温升的63.2%时所需的时间。
9.阻尼系数又称内阻尼系数，其倒数即为机械特性曲线的斜率。
直流伺服电动机的特性参数
（1）转矩－速度特性曲线又叫工作曲线。
（2）负载－工作周期曲线。