有限转角直流力矩电机位置伺服驱动器设计
直流力矩电动机
1.3 直流力矩电动机 1.3.1 概述 在某些自动控制系统中，被控对象的运动速度相对来说是比较低的。例如某一种防空雷达天线的最高旋转速度为90°/s，这相当于转速15 r/min。一般直流伺服电动机的额定转速为1500 r/min或3000 r/min，甚至6000 r/min，这时就需要用齿轮减速后再去拖动天线旋转。但是齿轮之间的间隙对提高自动控制系统的性能指标很有害，它会引起系统在小范围内的振荡和降低系统的刚度。因此，我们希望有一种低转速、大转矩的电动机来直接带动被控对象。 直流力矩电动机就是为满足类似上述这种低转速、大转矩负载的需要而设计制造的电动机。它能够在长期堵转或低速运行时产生足够大的转矩，而且不需经过齿轮减速而直接带动负载。它具有反应速度快、转矩和转速波动小、能在很低转速下稳定运行、机械特性和调节特性线性度好等优点。特别适用于位置伺服系统和低速伺服系统中作执行元件，也适用于需要转矩调节、转矩反馈和一定张力的场合(例如在纸带的传动中)。 1.3.2 结构特点 直流力矩电动机的工作原理和普通的直流伺服电动机相同，只是在结构和外形尺寸的比例上有所不同。一般直流伺服电动机为了减少其转动惯量，大部分做成细长圆柱形。而直流力矩电动机为了能在相同的体积和电枢电压下产生比较大的转矩和低的转速，一般做成圆盘状，电枢长度和直径之比一般为0.2 左右；从结构合理性来考虑，一般做成永磁多极的。为了减少转矩和转速的波动，选取较多的槽数、换向片数和串联导体数。 总体结构型式有分装式和内装式两种，分装式结构包括定子、转子和刷架三大部件，机壳和转轴由用户根据安装方式自行选配；内装式则与一般电机相同，机壳和轴已由制造厂装配好。 图1 - 28 直流力矩电动机的结构示意图 1.3.3 为什么直流力矩电动机转矩大、转速低 如上所述，力矩电动机之所以做成圆盘状，是为了能在相同的体积和控制电压下产
直流电机控制系统
直流电机控制系统
摘要：本文利用MCS-51系列单片机产生PWM信号，采用了自己设计的电机驱动电路，实现对直流电机的转速和控制方向的控制，并着重对电机驱动电路的设计进行叙述。主要模块包括单片机控制模块、电机驱动模块、电机接口模块、电源模块、键盘控制模块。 关键词：PWM信号，直流电机，电机驱动，单片机
引言 随着科学技术的迅猛发展,电气设备发展日新月异.尤其以计算机,信息技术为代表的高新技术的发展,使制造技术的内涵和外延发生了革命性的变化,传统的电气设备设计,制造技术不断吸收信息控制,材料,能量及管理等领域的现代成果,综合应用于产品设计,制造,检测,生产管理和售后服务.在生产技术和生产模式等方面,许多新的思想和概念不断涌现,而且,不同科学之间相互渗透,交叉融合,迅速改变着传统电气设备制造业的面貌,从而使得产品频繁的更新换代,这就使得电机成为社会生产和生活中必不可少的工具.随着科学技术的不断发展,人类社会的不断进步,人们对生活产品的需求要不断趋向多样化,这就要求生产设备必须具有良好的动态性能,在不同的时候进行不同的操作,完成不同的任务.为了使系统具有良好的动态性能必须对系统进行设计.特别是大型的钢铁行业和材料生产行业,为达到很高的控制精度,速度的稳定性,调速范围等国产直流电机简介为了满足各行业按不同运行条件对电动机提出的要求,将直流电机制造成不同型号的系列.所谓系列就是指结构形状基本相似,而容量按一定比例递增的一系列电机.它们的电压,转速,机座型号和铁心长度都是一定的等级.现将我国目前生产的几个主要系列直流电机简要的介绍如下。Z2系列为普通用途的中,小型电机.它的容量从400W到200KW,电动机的额定电压有200V和110V两种,额定转速有3000,1500,1000,750及600r/min五个等级.Z2系列普通用
力矩电机控制器 工作原理
本控制器为代替三相自耦变压器，而专门设计的一种先进的全电子化控制装置，能工作在电阻、电感性负载。广泛适用于五金机械塑料、电线、电缆、绳网、印刷、造纸、纺织、印染、化疑纤、橡绞、电影胶皮等各种机械、机电行业。 与三相自藕调压器相比较，本控制器由于采用了电子调节，无触点磨损，电压调节平衡，起动性能好，本控制器具有体积小、重量轻、效率高、发热小、节约能源(经测定平均节能17%以上)，使用寿命长、安装、维修方便。 二、工作条件： 1、环境温度：-25℃～+55℃。 2、空气相对湿度：≤85%(20℃±5℃)。 3、无显著冲击震动外。 4、工作电压：三相电压交流380V、220V(±10%)。 5、50～60HZ。 三、工作原理： 三相调压器调速控制器主回路采用进口双向可控硅，改变可控制硅的开放角大小，就能使电机或其它负载的工作电压从0至375V连续可调，也就实现了平衡地调压调速过程，以满足不同生产的工艺要求。 在可控硅控制电路中采用了三相同步集成模块，加入了电流正反馈，构成一个闭环控制系统。既提高了力矩电机的机械性硬度，又改善了力矩电机在低电压时的起动性能，同时还提高了力矩电机的过载能力，扩大了力矩电机的使用范围。为了使调速过程尽快进入稳定状态，在控制回路中还加入了电压反馈，以提高控制器的技术性能。 四、使用方法： 接线说明：请严格按以下接线示意图接线，D1、D2、D3三点为控制器的输出端，接力矩电机的电源线柱W1V1U1(Ⅱ型力矩电机必须为Y接法及星型接法，电机中性点W2V2U2必须严格接电源零线N，否则，本控制器无法正常工作或烧毁本装置。) 1、调速旋钮旋至零位。 2、接通总电源，打开控制器开关。(指示灯亮) 3、整好面板上反馈设定按键。(一般不需调节，出厂时已按常规设定好，可适用不同启动电压的力矩电机)。 4、调节调速电位器旋钮，使电机达到你所需的速度。
分装式直流力矩电机安装说明
分装式直流力矩电机安装说明 定兴县宇捷直流力矩电机制造有限公司 2012-05-23
分装式直流力矩电机安装示例 分装式直流力矩电机因其具有有效融入系统设计，体积小重量轻和力矩电机的以下优点，被广泛应用于数控平台、测控台、云台、机器人高精度传动机构等场合，一些用户由于对力矩电机的使用比较生疏，不太了解分装式直流力矩电机的安装特点，根据我公司产品的特点简要的对力矩电机的安装进行说明，具体过程见下文。 直流力矩电机的特点： ?可以为理想的定位和速度控制系统提供超低转速和高扭矩，或高的响应速度和最佳转矩； ?无框安装模式和可选的大的转矩范围； ?高转矩惯量比，快速启动/停止和高加速度； ?高转矩功率比，低功率输入要求； ?低电气时间常数为优良的命令响应所有运行速度； ?线性转矩响应输入电流和速度，没有死角； ?长期运行可靠性； ?精度高，即使在极低转速也无需齿轮系统； ?运行安静、平稳 ?设计紧凑、适应性强； ?可按要求设计包括永磁材料，叠片槽数，铁芯厚度，供电电压等。
分装式直流力矩电机与连接设备的部件分解示意图： 如上图所示： 直流力矩电机的分装式结构由电机定子、电机转子、电刷架三部分组成，因本产品采用稀土高强磁性材料，转子装入定子时冲击力较大，安装前应先将电刷架从定子上卸下，以防止转子撞坏电刷组件。 分装式电机的安装一般采用一侧轴承支撑的结构，或由设备上的主轴直接连接，如上图所示，即为设备主轴支撑电机转子，设备外壳支撑电机定子的结构。 分装式直流力矩电机的装配 有两种方法：一种是顺序装配， 一种是整体装配。 顺序装配的方法及步骤如下： 安装电机定子： 将定子安装到设备外壳上，要求 此时设备上的支承轴和轴承已经 安装就位，定子的安装方向是有 电刷架安装孔的一侧朝外。方法 如图所示：
无刷直流电机控制系统的设计
1引言无刷直流电机最本质的特征是没有机械换向器和电刷所构成的机械接触式换向机构。现在，无刷直流电机定义有俩种：一种是方波/梯形波直流电机才可以被称为无刷直流电机，而正弦波直流电机则被认为是永磁同步电机。另一种是方波/梯形波直流电机和正弦波直流电机都是无刷直流电机。国际电器制造业协会在1987年将无刷直流电机定义为“一种转子为永磁体，带转子位置信号，通过电子换相控制的自同步旋转电机”，其换相电路可以是独立的或集成于电机本体上的。本次设计采用第一种定义，把具有方波/梯形波无刷直流电机称为无刷直流电机。从20世纪90年代开始，由于人们生活水平的不断提高和现代化生产、办公自动化的发展，家用电器、工业机器人等设备都向着高效率化、小型化及高智能化发展，电机作为设备的重要组成部分，必须具有精度高、速度快、效率高等优点，因此无刷直流电机的应用也发展迅速[1]。 1.1 无刷直流电机的发展概况 无刷直流电动机是由有刷直流电动机的基础上发展过来的。 19世纪40年代，第一台直流电动机研制成功，经过70多年不断的发展，直流电机进入成熟阶段，并且运用广泛。 1955年，美国的D.Harrison申请了用晶体管换相线路代替有刷直流电动机的机械电刷的专利，形成了现代无刷直流电动机的雏形。 在20世纪60年代初，霍尔元件等位置传感器和电子换向线路的发现，标志着真正的无刷直流电机的出现。 20世纪70年代初，德国人Blaschke提出矢量控制理论，无刷直流电机的性能控制水平得到进一步的提高，极大地推动了电机在高性能领域的应用。 1987年，在北京举办的德国金属加工设备展览会上，西门子和博世两公司展出了永磁自同步伺服系统和驱动器，引起了我国有关学者的注意，自此我国开始了研制和开发电机控制系统和驱动的热潮。目前，我国无刷直流电机的系列产品越来越多，形成了生产规模。 无刷直流电动机的发展主要取决于电子电力技术的发展，无刷直流电机发展的初期，由于大功率开关器件的发展处于初级阶段，性能差，价格贵，而且受永磁材料和驱动控制技术的约束，这让无刷直流电动机问世以后的很长一段时间内，都停
力矩电机技术水平分析及关键技术
力矩电机技术水平分析及关键技术 沈阳机床集团 技术中心 立式加工中心项目组 2006年10月
–Firstly—力矩电机简介及技术分析 力矩电动机(torque motor)，也有人翻译为扭矩电机，力矩电动机与直线电动机相似,为基于同步传动技术的直接驱动电动机.与直线电动机的高速度不同的是,力矩电动机经常工作在较低的速度,并且在这种较低的额定转速下输出很高的扭矩. 它本质是低速大扭矩的伺服电动机，与我们熟悉的伺服电机分类相同，分为直流，无刷直流，正弦交流几种。 a.永磁直流力矩电动机技术 永磁式直流力矩电机属于低速直流伺服电动机，通常使用在堵转或低速情况下。 其特点是堵转力矩大，空载转速低，不需要任何减速装置可直接驱动负载，过载能力强。长期堵转时能产生足够大的转矩而不损坏。广泛应用于各种雷达天线的驱动、光电跟踪等高精度传动系统、以及一般仪器仪表驱动装置上。 2专利技术： 目前国内外关于直流永磁力矩电动机的专利文献主要针对电动机的结构，以及槽极数的设计，其发展趋势是使该类力矩发动机的结构更紧凑、力矩更大。其中美国专利US5990584（公开日：1999-11-23）涉及一种永磁直流力矩电动机，其定子安装在基座上悬臂中，并嵌套在一个杯形转子中。其永磁体贴在转子的内部，定子铁心外部由线圈直接包成网状，可加工成片状或薄板状。磁极片具有缩短的电极靴表面与转子磁体形成放射形的间隙。磁极片向轴向和横向扩展，轴向磁极片的扩展部分可提供给定电动机所有的磁通量，无需再增加电流的安培。 国内实用新型95218685.3（公开日：1996.12.18）也涉及一种大力矩直流电动机，转子采用双数正槽，单层绕组，换向片至少6片，使转子产生的磁场与定子磁场的磁轴交角小于直角（30－45°）。具有起动力矩大，机械加工容易，省工省料，制造维修方便，工作可靠，过负荷能力强，使用寿命长等特点。 2产品介绍： 国外永磁直流力矩电动机的主要生产厂商有美国Kollmorgen公司、Poly-Scientific公司、英国Muirhead Aerospace等公司，设计生产了各种型号的永磁直流力矩电动机，其中美国Kollmorgen公司的直流力矩电机由永磁场和绕线式电
直流电动机控制系统
煤炭工程学院课程设计 题目：直流电动机转速控制系统 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 日期：
摘要 当今社会，电动机作为最主要的机电能量转换装置，其应用范围已遍及国民经济的各个领域和人们的日常生活。无论是在工农业生产，交通运输，国防，航空航天，医疗卫生，商务和办公设备中，还是在日常生活的家用电器和消费电子产品（如电冰箱，空调，DVD等）中，都大量使用着各种各样的电动机。据资料显示，在所有动力资源中，百分之九十以上来自电动机。同样，我国生产的电能中有百分之六十是用于电动机的。电动机与人的生活息息相关，密不可分。电气时代，电动机的调速控制一般采用模拟法、PID控制等，对电动机的简单控制应用比较多。简单控制是指对电动机进行启动，，制动，正反转控制和顺序控制。这类控制可通过继电器，光耦、可编程控制器和开关元件来实现。还有一类控制叫复杂控制，是指对电动机的转速，转角，转矩，电压，电流，功率等物理量进行控制。 电机在各行各业发挥着重要的作用,而电机转速是电机重要的性能指标之一,因而测量电机的转速和电机的调速,使它满足人们的各种需要,更显得重要，而且随着科技的发展,PWM调速成为电机调速的新方式。 随着数字技术的迅速发展，微控制器在社会的各个领域得到了广泛的应用，由于数字系统有着模拟系统所没有的优势，如抗干扰性强、便于和PC机相联、系统易于升级维护。 本设计是以单片机AT89S52和L298控制的直流电机脉宽调制调速系统。利用AT89S52芯片进行低成本直流电动机控制系统的设计，能够简化系统构成、降低系统成本、增强系统性能、满足更多应用场合的需要。系统实现对电机的正转、反转、急停、加速、减速的控制，以及PWM的占空比在LCD上的实时显示。 关键词：直流电机；AT89S52；PWM调速；L298
交流力矩电机控制器的电路原理与检修
交流力矩电机控制器的电路原理与检修 交流力矩电机控制器的电路原理与检修 一、交流力矩电动机性能简述 力矩电动机，又分为交流力矩电动机和直流力矩电动机，在电路结构上与一般的交、直流电动机相类似，但在性能上有所不同。本文以交流力矩电机控制器的原理和检修内容为重点。交流力矩电动机转子的电阻比变通交流电动机的转子电阻大，其机械特性比较软。对力矩电机的使用所注重的技术参数主要是额定堵转电压、额定堵转电流和额定堵转电流下的堵转时间等。 力矩电动机是一种具有软机械特性和宽调速范围的特种电机，允许较大的转差率，电机轴不是像变通电机一样以恒功率输出动力而是近似以恒定力矩输出动力。当负载增加时，电机转速能随之降低，而输出力矩增加；力矩电动机的堵转电流小，能承受一定时间的堵转运行。配以晶闸管控制装置，可进行调压调速，调整范围达1：4；力矩电动机适用于纺织、电线电缆、金属加工、造纸、橡胶塑料以及印刷机械等工业领域，其机械特性特别适用于卷绕、开卷、堵转和调速等工艺流程。 早期对力矩电动机的调速和出力控制，是采用大功率三相自耦变压器，来调节力矩电机的电源电压，电力电子技术相对成熟后，逐步过渡到采用晶闸管调速（调压）电路和变频器调速（调频），实施对力矩电动机的调速控制。交流力矩电动机的晶闸管调速控制器，与一般的三相晶闸管调压电路（主电路结构和控制电路）是相同的，只不过驱动负载有所不同而已。有的设备在控制环节引入电流或电压负反馈闭环控制，改善了起动和运行性能，也提高了机械特性硬度。 2 、一款最简单的力矩电动机控制器 _此主题相关图片如下，点击图片看大图： 图1 HDY-2型力矩电机控制器 这是一款适用于额定堵转电流12A以下小功率三相力矩电动机的控制器电路，整机电路安装于一个小型机壳内，机器留有6个接线端子，三个为电源进线端子，三个为电机接线端子。主电路采用双向晶闸管BT139（三端塑封元件），工作电流16A，耐压600V，触发电流≤50mA。两只双向晶闸管串接于L1、L2电源支路，L3直通，省去了一只双向晶闸管。因为三相电源经负载互成回路，只对两相电源进行移相调压控制，即改变了三相输出电压。移相触发电路和调光台灯的控制思路相同，用R、C积分电路与双向触发二极管相配合，提供双向晶闸管每个电网周期内正、负半波的两个触发电流，实现交流调压。470k电位器为双联电位器，调节时使两只双向晶闸管的控制角同步变化，使输出三相电压平衡。 〔故障实例1〕HDY-2型力矩电机控制器，工作不正常，检测为输出电压不平衡。U、W之间输出电压为380V。检查发现L1电源所接双向晶闸管BT139击穿损坏，失去调压功能，导致三相输出电压不平衡。 晶闸管调压电路中，发现1000V以下截止电压的器件，较易发生击穿损坏故障。BT139为截止电压600V的管子，处于交流电压峰值500V的边缘，虽然实际上有200V的截止电压余量（标定击穿电压值尚有100V富裕量），若用于优质电网（未被污染，电压呈较好的正弦波），一般没有问题。但问题是现在的电网，因非线性整流设备的大量安装和应用，好多地区电网波形畸变已相当严重，这使得晶闸管调压设备的运行（电气）环境变得恶劣，设备本身的应用，又反过来加剧了电网的劣变。用户和供应厂商，往往又出于成本的考虑，省掉了安装该类设备必须追加的输入电抗器！所以导致晶闸管调压设备的高故障率，表现为耐电压稍低的晶闸管模块屡被击穿！ 遇有此类故障，须尽量更换反向耐压值高的管子。对于屡损晶闸管的场所，应追加输入电抗器，以改善电网供电质量。 更换损坏晶闸管器件，在三相供电回路中串入了3只由XD1-25扼流圈代作的三相电抗器，交付用户使用后，晶闸管击穿的故障率大为降低。
直流电机控制电路(伺服)
直流电机控制电路专辑—6 伺服电机是一种传统的电机。它是自动装置的执行元件。伺服电机的最大特点是可控。在有控制信号时，伺服电机就转动，且转速大小正比于控制电压的大小。去掉控制电压后，伺服电机就立即停止转动。伺服电机的应用甚广，几乎所有的自动控制系统都需要用到。在家电产品中，例如录相机、激光唱机等都是不可缺少的重要组成部分。 1．简单伺服电机的工作原理 图22示出了伺服电机的最简单的应用。电位器RV1由伺服电机带动。电机可选用电流不超过700mA，电压为12～24V的任一种伺服电机。图中RV1和RV2是接成惠斯登(Wheatstone)电桥。集成电路LM378是双路4瓦功率放大器，也以桥接方式构成电机驱动差分放大器。当RV2的任意变化，都将破坏电桥的平衡，使RV1—RV2之间产生一差分电压，并且加以放大后送至电机。电机将转动，拖动电位器RV1到新的位置，使电桥重新达到新的平衡。所以说，RV1是跟踪了RV2的运动。 图23是用方块图形式，画出了测速传感器伺服电机系统，能用作唱机转盘精密速度控制的原理图。电机用传统的皮带机构驱动转盘。转盘的边缘，用等间隔反射条文图形结构。用光电测速计进行监视和检测。光电测速计的输出信号正比于转盘的转速。把光电测速计输出信号的相位和频率，与标准振荡器的相位和频率进行比较，用它的误差信号控制电机驱动电路。因此，转盘的转速就精确地保持在额定转速上。额定转速的换档，可由操作开关控制。
这些控制电路，已有厂家做成专用的集成电路 2．数字比例伺服电机 伺服电机的最好类型之一，是用数字比例遥控系统。实际上这些装置是由三部份组成：采用集成电路、伺服电机、减速齿轮盒电位器机构。图24是这种系统的方块图。电路的驱动输入，是用周期为15ms而脉冲宽度为1～2ms的脉冲信号驱动。输入脉冲的宽度，控制伺服机械输出的位置。例如：1ms脉宽，位置在最左边；1.5ms在中是位置，2ms在最右边的位置 每一个输入脉冲分三路同时传送。一路触发1.5ms脉宽的固定脉冲发生器。一路输入触发脉冲发生器，第三路送入脉宽比较电路。用齿轮盒输出至RV1，控制可变宽度的脉冲发生器。这三种脉冲同时送到脉宽比较器后，一路确定电机驱动电路的方向。另一路送给脉宽扩展器，以控制伺服电机的速度，使得RV1迅速驱动机械位置输出跟随输入脉宽的任何变化。 上述伺服电机型常用于多路遥控系统。图25示出了四路数字比例控制系统的波形图。上述伺服电机型常用于多路遥控系统。图25示出了四路数字比例控制系统的波形图。 从图中可以看出是串行数据输入，经过译码器分出各路的控制信号。每一帧包含4ms 的同步脉冲，紧接在后面的是四路可变宽度(1～2ms)顺序的“路”脉冲。译码器将四路脉冲变换为并行形式，就能用于控制伺服电机。 3．数字伺服电机电路 数字伺服电机控制单元，可以买到现成的集成电路。例如ZN409CE或NE544N型伺服电机放大器集成电路。图26和图27示出了这两种集成电路的典型应用 。
直流力矩电机的应用
永磁式直流力矩电动机是属于直流伺服电机的一类，被广泛应用于高速定位系统、低速大扭矩转速控制系统、最佳扭矩在高速度的定位，速度，或张紧系统。 1、直流力矩电机的特点： ?外形为扁平的盘型，直径达而长短； ?可以为理想的定位和速度控制系统提供超低转速和高扭矩，或高的响应速度和最佳转矩； ?无框安装模式和可选的大的转矩范围； ?高转矩惯量比，快速启动/停止和高加速度； ?高转矩功率比，低功率输入要求； ?低电气时间常数为优良的命令响应所有运行速度； ?线性转矩响应输入电流和速度，没有死角； ?长期运行可靠性； ?精度高，即使在极低转速也无需齿轮系统； ?运行安静、平稳 ?设计紧凑、适应性强； ?可按要求设计包括永磁材料，叠片槽数，铁芯厚度，供电电压等。 2、直流力矩电机的主要名词解释、及与一般直流电机的区别： 1. 主要名词解释： 1、峰值堵转转矩：直流力矩电动机受永磁材料去磁限制的最大电流时，所获得的有效转矩， 一般表示为Mf，单位为N.m； 2、峰值堵转电压：直流力矩电机产生峰值堵转转矩时施加在电机两端的电压，一般表示为Uf， 单位为V； 3、峰值堵转电流：直流力矩电机产生峰值堵转转矩时的电枢电流，一般表示为If，单位为A； 4、峰值堵转控制功率：直流力矩电动机产生峰值堵转转矩时的控制功率，一般表示为Pf，单 位为W； 5、连续堵转转矩：直流力矩电机在某一堵转状态下其稳定温升不超过允许值，并可以长期工 作，此状态下产生的转矩被称为连续堵转转矩，一般表示为Mn，单位为N.m； 6、连续堵转电压：直流力矩电机产生连续堵转转矩时施加在电机两端的电压，一般表示为Un， 单位为V； 7、连续堵转电流：直流力矩电机产生连续堵转转矩时的电枢电流，一般表示为In，单位为A； 8、连续堵转控制功率：直流力矩电动机产生连续堵转转矩时的控制功率，一般表示为Pn，单
力矩控制器原理与接线
力矩控制器 一.概述 力矩控制器为代替三相自耦变压器，而专门设计的一种先进的全电子化控制装置，能工作在电阻、电感性负载。此控制器广泛应用于五金机械塑料、电线、电缆、绳网、印刷、造纸、纺织、印染、化疑纤、橡绞、电影胶皮等各种机械、机电行业。 与三相自藕调压器相比较，本控制器由于采用了电子调节，无触点磨损，电压调节平衡，起动性能好，本控制器具有体积小、重量轻、效率高、发热小、节约能源（经测定平均节能17%以上），使用寿命长、安装、维修方便。 二.技术参数 1.输入电压：三相交流电压 380V±10% 2.输出电压：三相交流电压 0-380V 3.额定电流：标称电流（面板上标称的电流） 4.输出电压可以无极调节，从而使电机实现无极调速 5、频率50～60HZ。 三.工作环境 1、环境温度：-25℃～+55℃。 2、空气相对湿度：≤85%（20℃±5℃）。 3、无显著冲击震动。 四.工作原理 三相调压器调速控制器主回路采用进口双向可控硅，改变可控硅的开放角大小，就能使电机或其它负载的工作电压从0至380V连续可调，也就实现了平衡地调压调速过程，以满足不同生产的工艺要求。 在可控硅控制电路中采用了先进的集成电路，加入了电
流回馈， 构成一个循环控制系统。既提高了力矩电机的机械性硬度，又改善性能，同时还提高了力矩电机的超载能力，扩大了力矩电机的使用范围。为了使调速过程尽快进入稳定状态，在控制回路中还加入了电压回馈以提高控制器的技术性能。 五.使用方法 1. 接线说明：请严格按以下接线示意图接线：D1、D2、D3三点为 控制器的输出端，接力矩电机；A 、B 、C 、为输入端接三相380V 电源。 N 为零线接口，接零线。 2.旋钮旋至零位。 3.总电源。（指示灯亮） 4.控制开关,调节调速电位器旋钮，使电机达到你所需的速度。 5. 电位器为精密长寿电位器。 六．注意事项 1.严禁输出短路。 2.严禁使用中，负载电流超过过面板标称电流值。 3、严禁零线N 接入电机星点. 4、若控制器出现问题务必请专业人员检修,以免使故障范围扩大. 六.接线图 A B C D1D2D3A B C 输入 380V 输出 0～380V V 1 U1 W1 W2V 2U2力矩电机 A B C D1D2D3 A B C 输入 380V 输出 0～380V V 1 U1 W1 W2V 2U2力矩电机 N
力矩电机与变频
一、摘要 本文介绍了欧瑞传动有速度传感器矢量变频器替代力矩电机在塑料机械和印刷机械收卷设备上的应用方案，由于它具有宽阔的转速/转矩设定范围、运行特性更加平滑，已经越来越多地被用于塑料包装和印刷企业。 (1) 力矩电机概述 力矩电机是一种具有软机械特性和宽调速范围的特种电机。力矩电机包括：直流力矩电机、交流力矩电机、和无刷直流力矩电机。 (2) 力矩电机的构造原理 当负载增加时，电动机的转速能自动的随之降低，而输出力矩增加，保持与负载平衡。力矩电机的堵转转矩高，堵转电流小，能承受一定时间的堵转运行。由于转子电阴高，损耗大，所产生的热量也大，特别在低速运行和堵转时更为严重，因此，电机在后端盖上装有独立的轴流或离心式风机（输出力矩较小100机座号及以下除外），作强迫通风冷却，力矩电机配以可控硅控制装置，可进行调压调速，调速范围可达1：4，转速变化率≤10%。本系列电机的特性使其适用于卷绕，开卷、堵转和调速等场合及其他用途，被广泛应用于纺织、电线电缆、金属加工、造纸、橡胶、塑料以及印刷机械等工业领域。 (3) 力矩电机主要特点 力矩电机的特点是具有软的机械特性,可以堵转.当负载转矩增大时能自动降低转速,同时加大输出转矩.当负载转矩为一定值时改变电机端电压便可调速.但转速的调整率不好!因而在电机轴上加一测速装置,配上控制器.利用测速装置输出的电压和控制器给定的电压相比,来自动调节电机的端电压.使电机稳定! 具有低转速、大扭矩、过载能力强、响应快、特性线性度好、力矩波动小等特点，可直接驱动负载省去减速传动齿轮，从而提高了系统的运行精度。为取得不同性能指标，该电机有小气隙、中气隙、大气隙三种不同结构形式，小气隙结构，可以满足一般使用精度要求，优点是成本较低；大气隙结构，由于气隙增大，消除了齿槽效应，减小了力矩波动，基本消除了磁阻的非线性变化，电机线性度更好，电磁气隙加大，电枢电感小，电气时间常数小，但是制造成本偏高；中气隙结构，其性能指标略低于大气隙结构电机，但远高于小气隙结构电机，而体积小于大气隙结构电机，制造成本低于大气隙结构电机。 (4) 力矩电机应用 在机械制造、纺织、造纸、橡胶、塑料、金属线材和电线电缆等工业中，需要将产品卷绕在卷筒（盘）上。卷绕的直径从开始至末了是越卷越大，为保持被卷物张力均匀（即线速度不变），就要求卷筒转速越卷越小，卷绕力越卷越大。应用特性卷绕、开卷（制动恒功率特性）、无级调速等。 1、卷绕 在电线电缆、纺织、金属加工、造纸等加工时，卷绕是一个十分重要的工序。产品卷绕时卷筒的直径逐渐增大，在整个过程中保持被卷产品的张力不变十分重要，因为张力过大会将线材的线径拉细甚至拉断，或造成产品的厚薄不均匀，而张力过小则可造成卷绕松弛。为使在卷绕过程中张力保持不变，必须在产品卷绕到卷盘上的盘径增大时驱动卷筒的电机的输出力矩也增大，同时为保持卷绕产品线速度不变，须使卷盘的转速随之降低，力矩电动机的机械特性恰好能满足这一要求。 2、开卷（制动恒功率特性） 开卷亦称松卷、放卷、放线等。在工业生产中，有时需要把卷绕在滚筒上的产品输送到下一个工序。在输送过程中，要求施于产品一个与传动方向相反的张力，同时要求随着筒径
直流电机伺服系统实验报告
直流电机伺服系统实验报告 目录 直流电机伺服系统实验报告 (1) 实验一、MATLAB仿真实验 (2) 1.直流电机的阶跃响应 (2) 2.直流电机的速度闭环控制 (2) 3.直流电机的位置闭环控制 (7) 实验二、直流电机调速系统 (11) 1.反馈增益调节 (12) 2.抗扰动能力对比 (12) 3.比例调节下的特性测试与控制参数优化 (13) 4.比例积分调节下的特性测试与控制参数优化 (15) 5.测试速度环的速度误差系数(选做) (18) 6.思考题 (19) 实验三、直流电机位置伺服系统 (20) 1.测试位置环的速度误差系数 (20) 2.位置环采用比例控制器时的特性 (20) 3.位置环采用PI 控制器时的动态特性 (23) 4.测试工作台位移与输入电压的静特性 (24) 5.思考题 (24) 实验总结 (27)
实验一、 MATLAB 仿真实验 1. 直流电机的阶跃响应 如下图，对直流电机输入一个阶跃信号，画出阶跃响应曲线，指出主导极点。 利用Simulink 仿真搭建模型： 实验结果 阶跃响应曲线 两个极点是1210,10000s s =-=-，其中主导极点是110s =-。 2. 直流电机的速度闭环控制
如下图，用测速发电机检测直流电机转速，用控制器Gc(s)控制加到电机电枢上的电压。 (1)假设()100c G s =，用Matlab 画出控制系统开环Bode 图，计算增益剪切频率、相位裕量、相位剪切频率、增益裕量： 当()100c G s =时，改为单位负反馈，开环传递函数： 100 ()(0.11)(0.0011)(0.00011) G s s s s = +++ 绘制系统开环Bode 图： 利用margin 函数，得到：增益剪切频率784.3434/c rad s ω=，相位裕量48.1370γ=，相位剪切频率3179.7/rad s πω-=，增益裕量11.1214g K =。
直流无刷伺服电机运动控制系统设计
直流无刷伺服电机运动控制系统设计 Motionchip是一种性能优异的专用运动控制芯片，扩展容易，使用方便。本文基于该芯片设计了一款可用于直流有刷/无刷伺服电机的智能伺服驱动器，并将该驱动器运用到加氢反应器超声检测成像系统中，上位机通过485总线分别控制直流有刷电机和无刷电机，取得了很好的控制效果，满足了该系统的高精度要求。 在传统的电机伺服控制装置中，一般采用一个或多个单片机作为伺服控制的核心处理器。由于这种伺服控制器外围电路复杂，计算速度慢，从而导致控制效果不理想。近年来，许多新的电机控制算法被研究并运用于电机控制系统中，如矢量控制、直接转矩控制等。随着这些控制算法的日益复杂，必须具备高速运算能力的处理器才能实现实时计算和控制。为了适应这种需要，国外许多公司开发了控制电机专用的高档单片机和数字信号处理器（DSP）。现在，通常使用的伺服控制器的控制核心部分大都由DSP和大规模可编程逻辑器件组成，这种方案可以根据不同需要，灵活的设计出性能很好的专用伺服控制器，但是一般研制周期都比较长。 MotionChip的特点 MotionChip是瑞士Technosoft公司开发的一种高性能且易于使用的电机运动控制芯片，它是基于TMS320C240的DSP，外围设置了许多电机伺服控制专用的可编程配置管脚。TMS320C240是美国TI公司推出的电机控制专用16位定点数字信号处理器，其具有高速的运算能力和专为电机控制设计的外围接口电路。MotionChip很好的利用了该DSP的优点，并集成多种电机控制算法于一身，以简化用户设计难度为目的，设计成为一种新颖的电机专用控制芯片。MotionChip有着集成全部必要的配置功能在一块芯片的优点，它是一种为各种电机类型进行快速和低投入设计全数字、智能驱动器的理想核心处理器。具有如下特点： ?可用于控制5种电机类型：直流有刷/无刷电机、交流永磁同步电机、交流感应电机和步进电机，且易于嵌入到用户的硬件结构中； ?可以选择独立或主从方式工作，并可根据需要，设置成通过网络接口进行多伺服控制器协同工作； ?全数字控制环的实现，包括电流/转矩控制环、速度控制环、位置控制环； ?可实现各种命令结构：开环、转矩、速度、位置或外环控制，步进电机的微步进控制，并可实现控制结构的配置，其中包括交流矢量控制； ?可以配置使用各种运动和保护传感器（位置、速度、电流、转矩、电压、温度等）； ?使用各种通讯接口，可以实现RS232/RS485通讯、CAN总线通讯； ?基于Windows95/98/2000/ME/NT/XP平台，强大功能的IPM Motion Studio 高级图形编程调试软件：可通过RS232快速设置，调整各参数与编程运动控制程序。其功能强大的运动语言包括：34种运动模式、判决、函数调用，事件驱动运动控制、中断。因此便于开发和使用。 ?可以通过动态链接库TMLlib,利用VC/VB实现PC机控制；也可以与Labview和PLC无缝连接，通过动态链接库，用户可以在上层开发电机的控制程序，研究控制策略。 运动控制系统设计
直流力矩电机选型专用资料
直流力矩电机选型及应用 2012版 定兴县宇捷直流力矩电机制造有限公司 王东立 2012-02-29
永磁式直流力矩电动机是属于直流伺服电机的一类，被广泛应用于高速定位系统、低速大扭矩转速控制系统、最佳扭矩在高速度的定位，速度，或张紧系统。 1、直流力矩电机的特点： ?外形为扁平的盘型，直径达而长短； ?可以为理想的定位和速度控制系统提供超低转速和高扭矩，或高的响应速度和最佳转矩；?无框安装模式和可选的大的转矩范围； ?高转矩惯量比，快速启动/停止和高加速度；?高转矩功率比，低功率输入要求； ?低电气时间常数为优良的命令响应所有运行速度；?线性转矩响应输入电流和速度，没有死角；?长期运行可靠性； ?精度高，即使在极低转速也无需齿轮系统；?运行安静、平稳 ?设计紧凑、适应性强； ?可按要求设计包括永磁材料，叠片槽数，铁芯厚度，供电电压等。 2、直流力矩电机的主要名词解释、及与一般直流电机的区别： 1.主要名词解释： 1、峰值堵转转矩：直流力矩电动机受永磁材料去磁限制的最大电流时，所获得的有效转矩，一般表示为Mf ，单位为N.m ； 2、峰值堵转电压：直流力矩电机产生峰值堵转转矩时施加在电机两端的电压，一般表示为Uf ，单位为V ； 3、峰值堵转电流：直流力矩电机产生峰值堵转转矩时的电枢电流，一般表示为If ，单位为A ； 4、峰值堵转控制功率：直流力矩电动机产生峰值堵转转矩时的控制功率，一般表示为Pf ，单位为W ； 5、连续堵转转矩：直流力矩电机在某一堵转状态下其稳定温升不超过允许值，并可以长期工作，此状态下产生的转矩被称为连续堵转转矩，一般表示为Mn ，单位为N.m ； 6、连续堵转电压：直流力矩电机产生连续堵转转矩时施加在电机两端的电压，一般表示为Un ，单位为V ； 7、连续堵转电流：直流力矩电机产生连续堵转转矩时的电枢电流，一般表示为In ，单位为A ；8、连续堵转控制功率：直流力矩电动机产生连续堵转转矩时的控制功率，一般表示为Pn ，单位为W ； 9、最大空在转速：直流力矩电机被施加峰值堵转电压，并不连接负载时的空载转速；一般表示为max o n ，单位为r/min 或rpm ；
《直流力矩电机》
永磁式直流力矩电动机 1.概述 永磁式直流力矩电动机是一种特殊的控制电机，是作为高精度伺服系统的执行元件，适应大扭矩、直接驱动系统，安装空间又很紧凑的场合而特殊设计的控制电机。 实际上，许多自动控制系统控制对象的运动速度相对是比较低的，比如：地面搜索雷达天线的控制系统；陀螺平台的稳定系统；单晶炉的旋转系统；精密拉丝系统等等，在这些控制系统中如果采用齿轮减速驱动，将会大大降低系统的精度，增加系统的惯量和反应时间，加大传动噪声。如果采用力矩电机组成的直接驱动系统，就能够在很宽的范围内达到低速平稳运行，大大提高系统的精度，降低系统的噪声。还有一些负载运行在很低的速度，接近堵转状态，或是负载轴端要加一定的制动反力矩，这些场合，都适合采用力矩电机。 2.性能特点 永磁式直流力矩电动机的性能有以下特点： 2.1高的转矩惯量比 一方面力矩电机设计成在一定体积下输出尽可能大的转矩，另一方面，实现无齿轮传动，从负载轴端看，折算到负载轴上转矩与惯量之比比齿轮传动大一个齿轮传动比的倍数，使系统加速能力大大增加。 2.2高的藕合刚度 力矩电机直接装置于负载轴或轮毂上，没有齿隙，没有弹性变形，传动链短，使系统伺服刚度得以提高。 2.3快的响应速度 力矩电机具有高转矩惯量比，使电机机械时间常数比较小，同时，电气时间常数也很小，保证了在宽广运行速度下都能快速响应，大大提高系统的硬度和品质。 2.4高的速度和位置分辩率 与齿轮或液压传动系统相比，没有齿隙引起的零点死区，减少了传动链 中传动部件的非线性因素，使系统的分辩率仅取决于误差检测元件的精度。 2.5高线性度
转矩的增长正比于输入电流，不随速度和角位置而变化，转矩～电流 特性基本通过零点，非线性死区很小。 2.6结构紧凑 典型的力矩电机设计成分装式的薄环形状（由定子、转子、电刷架三大 件组成），安装时占用较小的空间，尤其在对轴向尺寸、体积、重量要求严格的场合，具有较大的结构适应性和灵活性。 3. 性能指标说明 3.1峰值堵转转矩 电机受磁钢祛磁条件限制及设计中考虑最佳性能时，施加峰值电流电机处于瞬间堵转状态，此时输出的转矩为峰值堵转转矩。 3.2峰值堵转电流 对应峰值堵转转矩时输入的最大电流。 3.3峰值堵转电压 对应于产生峰值堵转电流时的电枢电压。 3.4连续堵转转矩 电机受发热、散热条件及电机绝缘等级条件限制，允许的长期堵转输出的转矩。 3.5连续堵转电流 对应连续堵转转矩时施加的电流。 3.6连续堵转电压 对应于产生连续堵转电流时的电枢电压。 3.7最大空载转速 力矩电机在空载时加以峰值堵转电压所达到的稳定速度。 4.电动机的工作特性 永磁式直流力矩电动机的工作特性见下图：
步进电机 直流伺服电机 交流伺服电机的优缺点
交流伺服电机 优点 ⑴无电刷和换向器，因此工作可靠，对维护和保养要求低。 ⑵定子绕组散热比较方便。 ⑶惯量小，易于提高系统的快速性。 ⑷适应于高速大力矩工作状态。 直流伺服电机 直流伺服电机特指直流有刷伺服电机——电机成本高结构复杂，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护不方便（换碳刷），会产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。 直流伺服电机不包括直流无刷伺服电机——电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定，电机功率有局限做不大。容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机免维护不存在碳刷损耗的情况，效率很高，运行温度低噪音小，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。 用途： 1、各类数字控制系统中的执行机构驱动。 2、需要精确控制恒定转速或需要精确控制转速变化曲线的动力驱动。 按电机惯量大小可分为： 1、小惯量直流电机——印刷电路板的自动钻孔机 2、中惯量直流电机（宽调速直流电机）——数控机床的进给系统 3、大惯量直流电机——数控机床的主轴电机 4、特种形式的低惯量直流电机 步进电机 优点
1、电机旋转的角度正比于脉冲数； 2、电机停转的时候具有最大的转矩（当绕组激磁时）； 3、由于每步的精度在百分之三到百分之五，而且不会将一步的误差积累到下一步因而有较好的位置精度和运动的重复性； 4、优秀的起停和反转响应； 5、由于没有电刷，可靠性较高，因此电机的寿命仅仅取决于轴承的寿命； 6、电机的响应仅由数字输入脉冲确定，因而可以采用开环控制，这使得电机的结构可以比较简单而且控制成本； 7、仅仅将负载直接连接到电机的转轴上也可以极低速的同步旋转； 8、由于速度正比于脉冲频率，因而有比较宽的转速范围。 缺陷 1、如果控制不当容易产生共振； 2、难以运转到较高的转速； 3、难以获得较大的转矩； 4、在体积重量方面没有优势，能源利用率低； 5、超过负载时会破坏同步，高速工作时会发出振动和噪声。 综上所述，交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以，在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素，选用适当的控制电机。
直流电机控制系统
单片机应用课程设计任务书2013－2014学年第一学期第16周－16周
指导教师系（部）主任 摘要 本文是对直流电机PWM 调速器设计的研究主要实现对电机的控制。本课程设计主要是实现PWM调速器的加速、减速、停止等操作。并实现电路的仿真。为 实现系统的微机控制在设计中采用了AT89C51单片机作为整个控制系统的控制电路的核心部分配以各种显示、驱动模块实现对电动机转速参数的显示和测量，利用ADC0809进行模数转换，由命令输入模块及H型驱动模块组成。采用带中断的独立式键盘作为命令的输入单片机在程序控制下，利用H型驱动电路完成电机正反转控制.在设计中采用PWM调速方式通过改变PWM的占空比从而改变电动机的电枢电压，就是通过调节电位器的位置，进而实现对电动机的调速。然后通过拨码开关设置定时正反转的时间。设计的整个控制系统在硬件结构上采用了大量的集成电路模块大大简化了硬件电路提高了系统的稳定性和可靠性使整个系统的性能得到提高。关键词： AT89C51单片机 L298直流电机 ADC0809 [Abstract] Motor plays an important role in all walks of life, and t he motor speed motor is one of the important performance, thus measuring the rotational speed of the motor and the motor sp eed, to make it meet the needs of people. With the developmen t of science and technology, PWM control of motor speed in a way to become. This design is a single chip AT89S52 and L29 8 control of DC motor PWM speed control system, using AT89S52 chip for low cost DC motor control system design, using PWM control mode, by changing the PWM duty ratio so as to change the motor armature voltage, and then the motor speed co ntrol. Design of the whole control system, the hardware structu
三相力矩电机控制器自动力矩补偿
AX-LJ12A三相全桥力矩电机控制器使用手册V1.31 一，概述 AX-LJ系列力矩电机控制器，是适应力矩电机/三相风机的专用控制器，以下简称控制器。该控制器采用全数字技术，接入三相电相序自适应。控制器采用6只德国原装进口的可控硅/可控硅模块,进行精密全桥移相，6只精密脉冲变压器隔离SPWM触发，节能环保。内部采用高效能的双CPU，闭环PID力矩数字补偿算法，多任务协同处理，实现了对电机的精密控制。控制器具有深度的电压负反馈功能，输入三相电缺项、过温度、过电流、报警保护功能。可长时间带负载连续运行。控制器设计新颖，数码管全数字显示，可实现平滑无极恒力矩调速，三相输出电压平衡稳定，电压调节平滑，驱动电机软具有启动功能，性价比高。广泛应用于，冶金、纺织、塑料、电线电缆、造纸、包装等驱动恒张力收卷/调速设备以及三相风机的调速等行业。 二，技术指标 01，输入电源：三相AC380V/50Hz； 02，输出电机电压范围：10V（86V）—-370V； 03，额定工作电流AX-LJ12A=12A,输出最大瞬间电流：AX-LJ12A=20A； 04，三相不平衡：≤3%； 05，输出电压精度：＞98%； 06，适配力矩电机：10N.m—-60N.m； 07，环境温度：-10℃---+40℃； 08，相对湿度：≤85%,无结露； 09，偿间隔范围1-9分钟； 10，补偿数据范围0.1%-9.9%； 11，累计补偿数据1-9999，该数据可设定保存或者不保存； 12，电位器设定范围0%-100%回差1% 三，产品特点 1，控制方式：多功能键盘+手动精密电位器+PID自动力矩补偿； 2，触发方式：三相六管全桥双脉冲； 3，反馈方式：全电压2F/2V-1042.6，霍尔20A/20MA-1014.3; 4，散热方式：电子铝+强制风冷40*40*26； 5，检测方式：缺相、过流、高温报警保护； 6，运行方式：锁相环技术相序自适应功能； 7，外部控制：有外部紧急停止功能； 8，面板控制：有运行与暂停功能，暂停时自动补偿时间暂停。 三，控制器面板与使用说明