第四章-交流伺服电动机和直线电动机

1第四章：交流伺服电动机和直线电动机一、教学建议通过文字教材初步了解交流伺服电动机和直线电动机基本原理、特点及其控制方法。在录像教材第4讲结合实物、照片作为辅助教学手段，讲解了交流伺服电动机和直线电动机及其特性。流媒体课件第18讲和第19讲中着重讲解交流伺服电动机和直线电动机的基础知识和学习方法；由在学习的过程中，如果有学习的心得和体会，请在课程论坛上和大家分享；如果有什么疑惑，也可以在课程论坛寻找帮助。二、教学要求：熟悉常用伺服驱动电机的基本原理及其控制方法1．交流伺服电动机异步交流电动机的转速公式为)1(600Spfn，式中0n为电动机转速，f为电源频率，p为极对数，S为转差率。永磁同步交流伺服电动机的原理是利用电力电子变换器件代替直流伺服电动机中的整流子和电刷，根据同步电动机转速公式pfn/600，式中n0为同步电动机转速，f为电源频率，p为极对数，同步伺服交流电动机可以通过变频进行调速。通过调节PWM频率就可以实现交流伺服电动机的速度调节，通过调节PWM占空比可以实现各相电流大小的调节。2．直线电动机直线电动机是近年来发展起来的新型电动机之一，是一种不需要中间转换装置、而能直接作直线运动的电动机械。在数控机床中采用直线电动机构成进给伺服系统，不仅简化了机床结构，还提高了进给精度。直线电动机可看作是由旋转电动机演变而来的：如图1所示，将左边的三相交流感应电动机沿着轴向剖开并把转子与定子拉平，则得到了右边的三相交流直线感应电动机。在直线电动机中，对应旋转电动机的定子和转子的分别称作直线电机的初级和次级。例：以下可对交流伺服电动机进行调速的方法是（）。A改变电压的大小B改变电动机的供电频率C改变电压的相位D改变电动机转子绕组匝数说明：根据交流电动机的转速公式，可知电动机的转速与电源频率和极对数相关。故依题意，括号内应填入“B”。2图1旋转电动机与直线电动机由旋转交流电动机的同步转速推导得直线交流电动机的同步速度为fv20，式中f为电源频率，为极距。直线电动机有各种分类方法，如按工作原理分类，除了上述的交流感应式外，还有交流同步式、直流式、步进式、振荡式、压电式等；按结构型式可分为扁平型、圆筒型、圆盘型和圆弧型等等，各种直线电机如图2所示。（a）扁平型直线电机（b）圆筒型直线电机图2直线电机直线电动机具有以下特点：（1）结构简单，不需要中间转换传动机构，可实现直接驱动，使系统得到了简化，提高了可靠性，易于维护。（2）由于没有离心力的影响，其直线速度不受限制，因此具有高的直线移动速度。（3）具有较高的精度，如直线步进电机的步距精度可以达到1m。（4）推力大，反应速度快，加速性能好。（5）适应性强，初级铁心密封后可工作于恶劣环境。（6）由于直线电动机初级不闭合，故存在端部效应，使磁场波形产生畸变，会导致损耗增加，另外直线电机的气隙比旋转电动机大，这些都使直线电动机在低速时效率和功率因数下降较明显。