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直流伺服電機

日期：2010年06月04　來源：沈陽第一機床廠　關(guān)鍵字：數(shù)控車床
直流伺服電機
  由于數(shù)控車床對伺服驅(qū)動裝置要求較高，而直流電機具有良好的調(diào)速特性．因此，以往數(shù)控車床的半閉環(huán)、閉環(huán)控制系統(tǒng)的伺服驅(qū)動大都采用直流伺服電機。
1．直流電機的特點和分類
  常用的直流電機有永磁式直流電機、勵磁式直流電機、混合式直流電機、無刷直流電機和直流力矩電機等。直流進給伺服系統(tǒng)使用永磁式直流電機類型中的有槽電樞永磁直流電機(普通型)；直流主軸伺服系統(tǒng)使用勵磁式直流電機類型中的他勵直流電機。此外．永磁式流電機還包括無槽電樞永磁直流電機、杯形電樞永磁直流電機和印刷繞組電樞永磁直流電機等。這幾種電機均為小慣量電機，適用于要求快速響應(yīng)和頻繁啟動的伺服系統(tǒng)，但其過載能力低，電樞慣量與機械傳動系統(tǒng)匹配較差。普通型永磁式直流電機產(chǎn)量大．應(yīng)用廣泛。
  2．永磁式直流伺服電機的結(jié)構(gòu)和特點
  普通型永磁式直流伺服電機的轉(zhuǎn)子慣量大．調(diào)速范圍寬，所以，也叫做大慣量寬調(diào)速永磁式直流伺服電機。廣泛應(yīng)用在進給直流伺服系統(tǒng)中。永磁式直流伺服電機具有如下性能特點。
    (1)低轉(zhuǎn)速大慣量。此種電機具有較大的慣量，電機的額定轉(zhuǎn)速較低�？梢灾苯雍蛙嚧驳倪M給傳動絲杠相連，因而省掉了減速機構(gòu)。
    (2)轉(zhuǎn)矩大。該電機輸出轉(zhuǎn)矩比較大，特別是低速時轉(zhuǎn)矩大。能滿足數(shù)控車床在低速時進行大吃刀量加工的要求。加大力矩采取的措施是選用高導(dǎo)磁的磁性材料。
    (3)啟動力矩大。具有很大的電流過載倍數(shù)．啟動時，加速電流允許為額定電流的10倍，因而使得力矩／慣量比比較大，快速性好。
    (4)調(diào)速范圍大，低速運行平穩(wěn)，力矩波動小。該電機轉(zhuǎn)子的槽數(shù)增多，并采用斜槽．使低速運行平穩(wěn)(能在o 1r／min的速度下運行)永磁式直流伺服電機由機殼、磋極(定子)、電樞(轉(zhuǎn)子)和換向器等組成。反饋用的檢測元件有測速發(fā)電機、旋轉(zhuǎn)變壓器和光電脈沖編碼器，這三種檢測元件均可安裝在電機的尾部。定子磁極是一個永久磁體，由此建立磁場。高性能直流電機采用稀土永磁材料。磁極的形狀大都為瓦狀結(jié)構(gòu)，并加上極靴或磁軛，以聚集氣隙磁通；電樞由有槽鐵芯和繞組兩部分組成，屬于轉(zhuǎn)動部分；換向器由電刷、換向片等組成，它的作用是將外加的直電流電源引向電樞繞組。完成換向工作。
  3．直流主軸伺服電機
  車床主軸驅(qū)動和進給驅(qū)動有很大差別．要求直流主軸伺服電機有很寬的調(diào)速范圍并能提供大的轉(zhuǎn)矩、功率。主電機應(yīng)有2．2—250kw的功率范圍、1：(100～1000)的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速范圍和l：lo的恒功率調(diào)速范圍，而且要求在主軸的兩個轉(zhuǎn)向中任一方向都可進行傳動和加減速，即要求有四象限的驅(qū)動能力。直流主軸伺服電機因換向的原因．恒功率調(diào)速范圍小。
  為了滿足數(shù)控車床對主軸驅(qū)動的要求，直流主軸伺服電機的結(jié)構(gòu)與進給驅(qū)動用的永磁式直流伺服電機不同。因為要求主軸電機有大的輸出功率，所以在結(jié)構(gòu)上不做成永磁式，而與普通勵磁直流電機相同，為他勵式。直流主軸伺服電機也是由定子轉(zhuǎn)子兩大部分組成的。轉(zhuǎn)子與永磁式直流伺服電機相同，由電樞繞組和換向器組成。而定子則完全不同，它由主磁極和換向極組成。有的主軸電機在主磁極上不但有主磁極繞組，還帶有補償繞組。這類電機在結(jié)構(gòu)上的特點是，為了改善換向性能，在電機結(jié)構(gòu)上都有換向極；為縮小體積，改善冷卻效果，采用了軸向強迫通風(fēng)冷卻或“熱管”冷卻。電機的主磁極和換向極都用硒鋼片疊成，以便在負(fù)荷變化或在加速、減速時有良好的換向性能。電機外殼結(jié)構(gòu)為密封式，以適應(yīng)惡劣的機械加工環(huán)境。在電機的尾部，一般都同軸安裝有測速發(fā)電機作為速度反饋元件。
  4．直流伺服電機的速度控制方法
    (1)改變電機電樞回路外加電壓u，即改變電樞電壓。此方法可得到調(diào)速范圍較寬的恒轉(zhuǎn)矩特性。適于進給驅(qū)動及主軸驅(qū)動的低速段。
    (2)改變氣隙磁通量士。此方法可得到恒功率特性，適于主軸電機的高速段。
    (3)改變電樞電路的電阻置。。此方法得到的機械特性較差，因此，在數(shù)控車床上較少采用。若調(diào)壓與調(diào)磁兩種方法互相配合，可以獲得很寬的調(diào)速范圍，又可充分利用電機的容量。在數(shù)控車床驅(qū)動裝置中，直流電機速度控制多采用晶閘管(可控硅)調(diào)速系統(tǒng)和晶體管脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)速系統(tǒng)。    ．

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