机电一体化实验技术作业3参考答案

一、 简述步进电动机的工作原理

步进电动机是将电脉冲控制信号转换成机械角位移的执行元件。每接受一个电脉冲，在驱动电源的作用下，步进电动机转子就转过一个相应的步距角。转子角位移的大小及转速分别与输入的控制电脉冲数及其频率成正比，并在时间上与输入脉冲同步，只要控制输入电脉冲的数量、频率以及电机的开环数字控制。

二、简述步进电动机的特点

1、步进电动机受数字脉冲信号控制，输出角位移与输入脉冲数成正比，即 θ=N β

其中θ—电动机转过的角度（0）；

N —控制脉冲数；

β—步距角（0）。

2、步进电动机的转速与输入的脉冲频率成正比，即

n=6603600f f ββ

=⨯

式中n —电动机转速（r/min ）；

f —控制脉冲频率（Hz ）。

3、步进电动机的转向可以通过改变通电顺序来改变。

4、步进电动机具有自锁能力，一旦停止输入脉冲，只要维持绕组通电，电动机就可以保持在该固定位置。

5、步进电动机工作状态不易受各种干扰因素（如电源电压的波动、电流的大小与波形的变化、温度等）影响，只要干扰未引起步进电动机产生“丢步”，就不会影响起正常工作。

6、步进电动机的步距角有误差，转子转过一定步数以后也会出现累积误差，

但转子转过一转以后，其累积误差为“零”，不会长期积累。

7、易于直接与微机的I/O接口，构成开环位置伺服系统。

因此，步进电动机被广泛应用与开环控制结构的机电一体化系统，使系统简化，并可靠地获得较高的位置精度。

三、简述直流伺服电动机的功能

直流伺服电动机是用直流电供电的电动机，当它在机电一体化设备中作为驱动元件时，其功能是将输入的受控电压/电流能量，转换为电枢轴上的角位移或角速度输出。

四、简述直流伺服电动机的特点

1、稳定性好直流伺服电动机具有下垂的机械性，能在较宽的速度范围内稳定运行。

2、可控性好直流伺服电动机具有线性的调节特性，能使转速正比于控制电压的大小；转向取决于控制电压的极性（或相位）；控制电压为零时，转子惯性很小，能立即停止。

3、响应迅速支流伺服电动机具有较大的起动转矩和较小的转动惯量，在控制信号增加、减小或消失的瞬间，直流伺服电动机能快速起动、快速增速、快速减速和快速停止。

4、控制功率低，损耗小。

5、转矩大直流伺服电动机广泛应用在宽调速系统和精确位置控制系统中，其输出功率一般为1—600W，也有达数千瓦。

五、简述交流伺服电动机的结构特点

交流伺服电动机采用了全封闭无刷结构，以适应实际生产环境不需要定期检查和维修。其定子省去了铸件壳体，结构紧凑、外形小、重量轻。定子铁心

较一般电动机开槽多且深，围绕在定子铁心上，绝缘可靠，磁场均匀。可对定子铁心直接冷却，散热效果好，因而传给机械部分的热量小，提高了整个系统的可靠性。转子采用具有精密磁极形状的永久磁铁，因而可实现高转矩/惯量比，动态响应好，运行平稳。转轴安装有高精度的脉冲编码器作检测元件。因此交流伺服电动机以其高性能、大容量日益受到广泛的重视和应用。