直流伺服电机.

直流伺服电机特点与原理直流伺服电机的特点1直流伺服电机的功能：将电压信号转换为电机的转速。直流伺服电机的结构：和一般直流电机结构相同，只是它的容积和体积都较小、是一种微型永磁式直流电机。直流伺服电机的特点：体积小、重量轻、转速高、机械特性好、响应快速、驱动及控制简单。直流伺服电机的特点2直流伺服电机与交流伺服电机性能的比较：•低速平稳；•转速高；•容易控制；•成本低。•电机寿命与电刷寿命有关。美国火星探测器上用的都是直流伺服电机直流伺服电机的应用1机器人人形机器人服务业机器人教学机器人工业自动化位置控制系统操作控制系统传送带控制工业机器人包装设备医疗学科手持式外科工具外科机器人微型泵透析系统定量配料系统放射设备直流伺服电机的应用2电子/半导体行业SMT设备定位系统丝印设备晶圆处理系统电动工具电池驱动的专业工具电动螺丝批钉枪电动裁剪工具家用电器/玩具电动小火车赌博设备高尔夫小车家用机器人钟表动力直流伺服电机的应用3通讯天线调节器复印机/打印机/绘图仪录音设备专业照相机汽车业可调节式吸震器减少废气系统动力转向器电子转速仪航空航天座椅调节飞行记录仪自动驾驶仪空调系统空间机器人直流伺服电机的应用4安全设备可移动的检查系统监视系统摄像头门禁系统自动门现金及票据设备读卡器取款机点钞机印票机仪器设备显微镜激光水准仪精密天平气象分析仪直流电机的基本原理1直流发电机原理根据法拉第电磁感应定理：当导体在磁场中运动而切割磁力线时，该导体中产生感应电动势e:e=B×L×vB：磁场的磁通密度；L：导体长度；v：导体与磁场相对速度。e、B、v之间的方向关系可用右手定则确定。右手定则直流电机的基本原理2直流电动机原理当载流导体位于磁场中，导体上受到的电磁力F:F=B×L×iB：磁场的磁通密度；L：导体长度；i：导体中的电流。F、B、i之间的方向关系可用左手定则确定。左手定则直流电机的基本原理3电机的可逆性原理：任何电机既可以作为发电机运行，也可以电动机运行，发电机和电动机只是一台电机的两种不同运行方式。直流电机动画直流电机的基本原理4电机的实际结构远比上图复杂。为了得到足够大的、均匀的扭矩，在电枢上安装了多个绕组，磁极也往往不止一对。4极直流电机磁通密度的分布图电角度机械角度直流电机的基本原理5许多线圈组成电枢绕组，使电机输出力矩脉动降低。F=B×L×iT=KT×ie=B×L×ve=Ke×n力矩常数反电势常数0T1TT2T3T4T5T6由电磁感应定理，得电机特性：普通直流电机的结构普通直流电机结构：直流伺服电机的结构编码器永磁直流伺服电机机械特性1对电机物理模型做以下基本假设：电枢磁场不影响励磁磁场大小，即忽略电枢反应的去磁或助磁作用；电刷与换向器之间的接触电阻压降用等效电阻取代；电机磁路不饱和，电枢电感为常数；不考虑换向过程对电路的影响。永磁直流伺服电机机械特性2永磁直流电机机械特性曲线VieR由：T=KT×i其中：i=(V–e)/R反电势e=Ke×nT0knTKeKRKeVnT得：n0n0Tn0’n0”V1VV2Tmax电压不变时，输出力矩越大，转速越慢。永磁直流伺服电机机械特性3永磁直流电机转速—扭矩曲线TKeKRKeVnT由：n21kVknRKeKVRKTTT也可得：转速为零时，输出力矩最大；电压不变时，转速越大，力矩越小。低速时，恒力矩；高速时，恒功率。nT斜率：-k2驱动器电流的限制，使得低速时，最大力矩一定。永磁直流电机动态特性1LTTdtdCdtdJ22eViRdtdiL电机转子有质量、轴承有摩擦，所以电机转矩平衡方程为：电机转矩：T=KT×i电枢电压方程：dtdKee感应电动势方程：永磁直流电机动态特性2222))(()()(nnTTssKKeKCJsRLsKsVsLJLCKKTenRCKKRLJCJLTe21LS+R1JS+CKeθ.-ei-KTTTLV传递函数：固有频率：阻尼比：电磁时间常数：机电时间常数：RLeCJM雷赛公司直流伺服电机直流伺服电机驱动器DB810直流伺服驱动器：•输入信号为脉冲/方向信号，•增益、阻尼、电流等参数调整方便。直流伺服电机驱动器2DB810伺服驱动器接线图：