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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 關鍵字：數控車床
直流伺服電機
由于數控車床對伺服驅動裝置要求較高，而直流電機具有良好的調速特性．因此，以往數控車床的半閉環、閉環控制系統的伺服驅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和頻繁啟動的伺服系統，但其過載能力低，電樞慣量與機械傳動系統匹配較差。普通型永磁式直流電機產量大．應用廣泛。
2．永磁式直流伺服電機的結構和特點
普通型永磁式直流伺服電機的轉子慣量大．調速范圍寬，所以，也叫做大慣量寬調速永磁式直流伺服電機。廣泛應用在進給直流伺服系統中。永磁式直流伺服電機具有如下性能特點。
(1)低轉速大慣量。此種電機具有較大的慣量，電機的額定轉速較低。可以直接和車床的進給傳動絲杠相連，因而省掉了減速機構。
(2)轉矩大。該電機輸出轉矩比較大，特別是低速時轉矩大。能滿足數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磁的磁性材料。
(3)啟動力矩大。具有很大的電流過載倍數．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)調速范圍大，低速運行平穩，力矩波動小。該電機轉子的槽數增多，并采用斜槽．使低速運行平穩(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(轉子)和換向器等組成。反饋用的檢測元件有測速發電機、旋轉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構，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
車床主軸驅動和進給驅動有很大差別．要求直流主軸伺服電機有很寬的調速范圍并能提供大的轉矩、功率。主電機應有2．2—250kw的功率范圍、1：(100～1000)的恒轉矩調速范圍和l：lo的恒功率調速范圍，而且要求在主軸的兩個轉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動能力。直流主軸伺服電機因換向的原因．恒功率調速范圍小。
為了滿足數控車床對主軸驅動的要求，直流主軸伺服電機的結構與進給驅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，所以在結構上不做成永磁式，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子兩大部分組成的。轉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。這類電機在結構上的特點是，為了改善換向性能，在電機結構上都有換向極；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，以便在負荷變化或在加速、減速時有良好的換向性能。電機外殼結構為密封式，以適應惡劣的機械加工環境。在電機的尾部，一般都同軸安裝有測速發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。此方法可得到調速范圍較寬的恒轉矩特性。適于進給驅動及主軸驅動的低速段。
(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，在數控車床上較少采用。若調壓與調磁兩種方法互相配合，可以獲得很寬的調速范圍，又可充分利用電機的容量。在數控車床驅動裝置中，直流電機速度控制多采用晶閘管(可控硅)調速系統和晶體管脈寬調制(PWM)調速系統。 ．
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