伺服电机讲解讲课教案

定子
铁芯
线圈
铁芯：由内周有槽的硅钢片叠成
产生旋转磁场
两相绕组
在空间上互差90°电角度，有效匝数又相等的两 个绕组称为对称两相绕组。励磁绕组和控制绕组
励磁绕组
控制绕组
内定子
控制绕组
电气原理图
励磁绕组
杯形转子 交流伺服电动机结构图
两相绕组
通入励磁绕组的电流if与通入控制绕组的电流ic相位上彼 此相差90°幅值彼此相等，这样的两个电流称为两相对称 电流，用数学式表示为
结构
定子
转子 编码器
转 定子 子
壳体
机械特性
C
B A
伺服电动机的机械特性
结论：改变控制电压的大小， 就
可以实现转速的控制
设电机的wenku.baidu.com载阻转矩为TL，控
制电压0.25UC时,电机在特性点A运 行，转速为na，这时电机产生的转 矩与负载阻转矩相平衡。当控制
电压升高到0.5UC时，电机产生的 转矩就随之增加C，由于电机的转
将位移转换成周期性的电信号，再 把这个电信号转变成计数脉冲，用 脉冲的个数表示位移的大小
绝对式编码器
每一个位置对应一个确定的数字码， 其示值只与测量的起始和终止位置有 关，与测量的中间过程无关
编码器结构
安装在电机后端，其转盘与电机同轴。 码盘、发光管、光电接收管、光栏板、放大整形电路
编码器结构
A相脉冲 B相脉冲 Z相脉冲
16：表示电机外适径配,的单驱位动:m器m工作电压；L—AC220V， H—AC380V。
27：：表表示示电反机馈是元正件弦的波规驱格动，的F—永复磁合同式步增交量流光伺电服编电码机器， 38：：表 表示示电电机机安类装型的，反B—馈基元本件型；M—光电编码器， 49：：表表示示电电机机安零装速了转失矩电，制其动值器为三位数×0.1，单位：N·m
伺服电动机
定义
伺服电动机也称为执行电动机，在控制系统 中用作执行元件，将输入的电压控制信号转换为 轴上输出的角位移和角速度，以驱动控制对象。
其最大的特点：
有控制电压时转子立即旋转，无控制电压时转 子立即停转。转轴转向和转速是由控制电压的 方向和大小决定的。
可分为两类：
直流伺服电动机 交流伺服电动机
码盘
所刻条纹越多，分辨率越高
编码器工作原理
玻璃码盘 光栏板
脉冲相位差90°
发光管 转轴
放
A相
大 整
B相
形
Z相
电
路 公共端 -
电源+
通常用来做零点
光电接收管
增量型编码器
选型
功率的选择 功率选得过大不经济，功率选得过小电动机容
易因过载而损坏。
1. 对于连续运行的伺服电动机，所选功率应等于或 略大于生产机械的功率。
2. 对于短时工作的伺服电动机，允许在运行中有短 暂的过载，故所选功率可等于或略小于生产机械 的功率。
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电机电源输入 输出接线端子
数码显示窗口 参数设置键 计算机RS232口
I/O信号接口 编码器信号接口
系统结构
交 流 伺 服 电 机 驱 动U 器V
W
连接AC220V
I/O板
图 2-2 交流伺服电机系统接线示意 图
型号
ST系列交流伺服电机型号编号说明
110 ST -M 050 30 L F B Z 1 2 3 4 5 6 789
子及其负载存在着惯性，转速不
能瞬时改变，因此电机就要瞬时
地在特性点C运行，这时电机产生
的转矩大于负载阻转矩，电机就
加速，一直增加到nb，电机就在B 点运行。
驱动器
主要功能：
（1）根据给定信号，输出 与此成正比的控制电压UC； （2）接收编码器的速度和 位置信号；
（3）I/O信号接口
驱动器
外部组成
ic Imsint
if Imsint90
两相绕组
控制绕组 励磁绕组
t1 t2 t3
t4
UC1
规定： UC1、UF1为首端，UC2、UF2为尾端 i>0：首端流入，尾端流出 i<0：尾端流入，首端流出
UF1
UC2 UF2
两相绕组
t1 t2 t3
t4
控制绕组 励磁绕组
UF1
UC1
UC2
UF2
当两相对称电流通入两相对称绕组时，在电机内就产生一个旋 转磁场。当电流变化一个周期时，旋转磁场在空间转了一圈。
铁芯槽内放铜条,端部用短路 环形成一体,或铸铝形成转子 绕组。
转子
杯型转子
薄壁圆筒形，放于内外定子之间。一般壁厚为0.3mm
杯型转子
编码器
编码器是将信号或数据进行编制、转换为可用以 通讯、传输和存储的信号形式的设备。
编码器可以把角位移或直线位移转换成电信号
码盘 码尺 按照工作原理编码器可分为
增量式编码器
5：表示电机额定转速，其值为二位数×100，单位：r/min
选型
种类的选择 一般自动控制应用场合应尽可能选用交流伺服电 机。调速和控制精度很高的场合选用直流伺服电机或 其他专用的控制电机,如直线电机等。
结构型式的选择
根据工作方式和工作环境的条件选择不同的结构 型式，如频繁启停的场合选用空心杯转子结构的伺服 电机；如速度要求较平衡的场合选用大惯量伺服电机
磁场转速
旋转磁场转速为的一般表达式为
f
60f
n0
(r/s) p
(r/min) p
其中， f--电源的频率 p--定子绕组极对数
旋转磁场的转速决定于定子绕组极对数和电源的频率
转子
在旋转磁场的作用下受到力的作用，从而随 旋转磁场而转动。 可分为两类：
笼型转子
杯型转子
转子
笼型转子 铁芯：由外周有槽的硅钢片叠成