直流伺服電機基本構(gòu)造與一般直流電動機相似。電機轉(zhuǎn)速n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j,式中E為電樞反電動勢,K為常數(shù),j為每極磁通,Ua、Ia為電樞電壓和電樞電流,Ra為電樞電阻,改變Ua或改變φ,均可控制直流伺服電動機的轉(zhuǎn)速,但一般采用控制電樞電壓的方法,在永磁式直流伺服電動機中,勵磁繞組被永久磁鐵所取代,磁通φ恒定。直流伺服電動機具有良好的線性調(diào)節(jié)特性及快速的時間響應(yīng)。
直流伺服電機的優(yōu)點和缺點優(yōu)點:速度控制精確,轉(zhuǎn)矩速度特性很硬,控制原理簡單,使用方便,價格便宜。
缺點:電刷換向,速度限制,附加阻力,產(chǎn)生磨損微粒(無塵易爆環(huán)境不宜)
(1)印制繞組直流伺服電機(盤形轉(zhuǎn)子、盤形定子軸向粘接柱狀磁鋼,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量小,無齒槽效應(yīng),無飽和效應(yīng),輸出轉(zhuǎn)矩大)
(2)線繞盤式直流伺服電機(盤形轉(zhuǎn)子、定子軸向粘接柱狀磁鋼,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量小,控制性能優(yōu)于其他直流伺服電機,效率高,輸出轉(zhuǎn)矩大)
(3)杯型電樞永磁直流電機(空心杯轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量小,適用于增量運動伺服系統(tǒng))
(4)無刷直流伺服電機(定子為多相繞組,轉(zhuǎn)子為永磁式,帶轉(zhuǎn)子位置傳感器,無火花干擾,壽命長,噪聲低)
直流伺服電機分為有刷和無刷電機
有刷電機成本低,結(jié)構(gòu)簡單,啟動轉(zhuǎn)矩大,調(diào)速范圍寬,控制容易,需要維護,但維護方便(換碳刷),產(chǎn)生電磁干擾,對使用環(huán)境有要求,通常用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場合。
無刷電機體積小重量輕,出力大響應(yīng)快,速度高慣量小,力矩穩(wěn)定轉(zhuǎn)動平滑,控制復(fù)雜,智能化,電子換相方式靈活,可以方波或正弦波換相,電機免維護,高效節(jié)能,電磁輻射小,溫升低壽命長,適用于各種環(huán)境。
交流伺服電機也是無刷電機,分為同步和異步電機,目前運動控制中一般都用同步電機,其功率范圍大,功率可以做到很大,大慣量,最高轉(zhuǎn)速低,轉(zhuǎn)速隨功率增大而勻速下降,適用于低速平穩(wěn)運行場合
伺服電機內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵,驅(qū)動器控制U/V/W三相電形成電磁場,轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動,同時電機自帶的編碼器將反饋信號傳給驅(qū)動器,對反饋值與目標值進行比較,從而調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度,伺服電機的精度決定于編碼器的精度(線數(shù))。