什么是直流伺服電動(dòng)機(jī)?它有哪些分類(lèi)?
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直流伺服電動(dòng)機(jī)是指使用直流電源驅(qū)動(dòng)的伺服電動(dòng)機(jī),它實(shí)質(zhì)上就是一臺(tái)他勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)。其基本結(jié)構(gòu)與普通他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)一樣,所不同的是直流伺服電機(jī)的電樞電流很小,換向并不困難,因此都不用裝換向磁極,并且轉(zhuǎn)子做得細(xì)長(zhǎng),氣隙較小,磁路不飽和,電樞電阻較大。按勵(lì)磁方式不同,直流伺服電動(dòng)機(jī)可以分為電磁式和永磁式兩種。電磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)由勵(lì)磁繞組產(chǎn)生,一般用他勵(lì)式;永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)由永久磁鐵產(chǎn)生,無(wú)需勵(lì)磁繞組和勵(lì)磁電流,可減小體積和損耗。為了適應(yīng)各種不同系統(tǒng)的需要,直流伺服電動(dòng)機(jī)從結(jié)構(gòu)上作了許多改進(jìn),發(fā)展了低慣量的無(wú)槽電樞、空心杯形電樞、印制繞組電樞和無(wú)刷直流伺服電動(dòng)機(jī)等品種。
直流伺服電機(jī)分為有刷和無(wú)刷電機(jī)
有刷電機(jī)成本低,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,調(diào)速范圍寬,控制容易,需要維護(hù),但維護(hù)方便(換碳刷),產(chǎn)生電磁干擾,對(duì)使用環(huán)境有要求,通常用于對(duì)成本敏感的普通工業(yè)和民用場(chǎng)合。
無(wú)刷電機(jī)體積小重量輕,出力大響應(yīng)快,速度高慣量小,力矩穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)平滑,控制復(fù)雜,智能化,電子換相方式靈活,可以方波或正弦波換相,電機(jī)免維護(hù),高效節(jié)能,電磁輻射小,溫升低壽命長(zhǎng),適用于各種環(huán)境。
直流伺服電動(dòng)機(jī)主要分為以下幾類(lèi):
電磁式直流伺服電動(dòng)機(jī):電磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)是一種直流伺服電動(dòng)機(jī),其磁場(chǎng)由勵(lì)磁繞組產(chǎn)生。這種電動(dòng)機(jī)一般采用他勵(lì)式結(jié)構(gòu),即勵(lì)磁繞組與電樞繞組是獨(dú)立的,不共用同一繞組。電磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)具有較高的控制精度和響應(yīng)速度,能夠?qū)崿F(xiàn)精確的速度和位置控制。它的調(diào)速性能也比較優(yōu)越,可以通過(guò)改變勵(lì)磁電流或電樞電流來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速。此外,電磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,具有較高的可靠性和使用壽命。
電磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)的原理是基于電磁感應(yīng)定律和磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩輸出的。當(dāng)勵(lì)磁繞組通電時(shí),會(huì)在氣隙中產(chǎn)生磁場(chǎng),這個(gè)磁場(chǎng)會(huì)對(duì)電樞繞組產(chǎn)生力矩,從而使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)改變勵(lì)磁電流或電樞電流的大小和方向,可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。
電磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)包括高精度、高響應(yīng)速度、調(diào)速性能好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、使用壽命長(zhǎng)等。但是,它的缺點(diǎn)是體積較大、重量重、維護(hù)成本高,而且需要使用專(zhuān)門(mén)的控制器進(jìn)行控制。電磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)是一種高性能的直流伺服電動(dòng)機(jī),適用于需要高精度、快速響應(yīng)和良好調(diào)速性能的應(yīng)用場(chǎng)景。
永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī):永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)是一種采用永久磁鐵作為磁極的直流伺服電動(dòng)機(jī)。它的磁極由永久磁鐵制成,不需要?jiǎng)?lì)磁繞組和勵(lì)磁電源。這種電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、損耗小、效率高。由于沒(méi)有勵(lì)磁繞組和勵(lì)磁電源,所以它的維護(hù)成本較低,壽命較長(zhǎng)。
永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)的原理是利用永久磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)電樞繞組產(chǎn)生力矩,從而使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。它的電樞繞組與普通直流電動(dòng)機(jī)相同,通過(guò)改變電樞電流的大小和方向可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。
永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)包括結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、損耗小、效率高、維護(hù)成本低、壽命長(zhǎng)等。它的缺點(diǎn)是控制精度和響應(yīng)速度不如電磁式直流伺服電動(dòng)機(jī),調(diào)速性能也不如BLDC電機(jī)等。
在結(jié)構(gòu)上,直流伺服電動(dòng)機(jī)為一般電樞式、無(wú)槽電樞式、印刷電樞式、繞線(xiàn)盤(pán)式和空心杯電樞式等。根據(jù)轉(zhuǎn)速的凹凸可分為兩大類(lèi),高速直流伺服電動(dòng)機(jī)和低速大扭矩寬調(diào)速電動(dòng)機(jī)。其中,高速直流伺服電動(dòng)機(jī)又可分為一般直流伺服電動(dòng)機(jī)和高性能直流伺服電動(dòng)機(jī)。低速大扭矩寬調(diào)速電動(dòng)機(jī)又稱(chēng)為直流力矩電機(jī),由于它的轉(zhuǎn)子直徑較大,線(xiàn)圈繞組多,所以力矩大,轉(zhuǎn)矩—慣量比高,熱容量高,能長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載,不需要中間傳動(dòng)裝置就可以直聯(lián)絲杠工作。
此外,根據(jù)控制方式的不同,直流伺服電動(dòng)機(jī)可分為磁場(chǎng)控制方式和電樞控制方式。在數(shù)控機(jī)床中,進(jìn)給系統(tǒng)常用直流伺服電機(jī)主要有小慣性直流伺服電機(jī)、直流力矩電機(jī)和無(wú)刷直流伺服電機(jī)等。