直流伺服電動(dòng)機(jī)是自動(dòng)控制系統(tǒng)中具有特殊用途的直流電動(dòng)機(jī)，又稱執(zhí)行電機(jī)，它能夠把輸入的電壓信號(hào)變換成軸上的角位移和角速度等機(jī)械信號(hào)。直流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及內(nèi)部電磁關(guān)系與一般用途的直流電動(dòng)機(jī)相同。

　　直流伺服電動(dòng)機(jī)的控制電源為直流電壓，分普通直流伺服電動(dòng)機(jī)、盤形電樞直流伺服電機(jī)、空心杯直流伺服電機(jī)和無(wú)槽直流伺服電機(jī)等。普通直流伺服電動(dòng)機(jī)有永磁式和電磁式兩種基本結(jié)構(gòu)類型。電磁式又分為他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)四種，永磁式可看作是他勵(lì)式。

　　特點(diǎn)：轉(zhuǎn)子直徑較小、軸向尺寸大；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，因此響應(yīng)時(shí)間快。但額定扭矩較小，一般必須與齒輪降速裝置相匹配。用于高速輕載的小型數(shù)控機(jī)床中。

　　1、直流伺服電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

　　圖為直流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，主要包括定子、轉(zhuǎn)子、電刷與換向片三個(gè)部分

　　2. 直流伺服電動(dòng)機(jī)的分類

　?。?）根據(jù)電動(dòng)機(jī)本身結(jié)構(gòu)的不同，可分為以下幾類：

　　改進(jìn)型直流伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小，過載能力較強(qiáng)，且具有較好的換向性能。

　　小慣量直流電動(dòng)機(jī)最大限度地減少了轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，能獲得最好的快速特性。

　　永磁直流伺服電動(dòng)機(jī)能在較大過載轉(zhuǎn)矩下長(zhǎng)期地工作，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，無(wú)勵(lì)磁回路損耗，可在低速下運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)由同步電動(dòng)機(jī)和逆變器組成，而逆變器是由裝在轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)子位置傳感器控制。

　　（2）根據(jù)直流電動(dòng)機(jī)對(duì)勵(lì)磁繞組的勵(lì)磁方式不同，可分為他勵(lì)式、并勵(lì)式、串勵(lì)式和復(fù)勵(lì)式四種。

　　直流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和一般直流電動(dòng)機(jī)一樣，只是為了減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量而做得細(xì)長(zhǎng)一些。它的勵(lì)磁繞組和電樞分別由兩個(gè)獨(dú)立電源供電。也有永磁式的，即磁極是永久磁鐵。通常采用電樞控制，就是勵(lì)磁電壓f一定，建立的磁通量Φ也是定值，而將控制電壓Uc加在電樞上，其接線圖如下圖所示。

　　直流伺服電動(dòng)機(jī)，通常用于功率稍大的系統(tǒng)中，其輸出功率一般為1W-600W。

　　直流伺服電動(dòng)機(jī)分為以下幾種：

　　一般直流伺服電動(dòng)機(jī)

　　無(wú)槽電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)

　　空心杯形電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)

　　印刷繞組直流伺服電動(dòng)機(jī)

　　無(wú)刷直流伺服電動(dòng)機(jī)

　　直流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)構(gòu)特性（n=f（T））和直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)一樣，也用下式表示：

　　n=Uc/KE·Φ-Ra/KE·KT·Φ·T

　　下圖是直流伺服電動(dòng)機(jī)在不同控制電壓下（Uc為額定控制電壓）的機(jī)械特性曲線。

　　由圖可見：在一定負(fù)載轉(zhuǎn)矩下，當(dāng)磁通不變時(shí)，如果升高電樞電壓，電機(jī)的轉(zhuǎn)速就升高；反之，降低電樞電壓，轉(zhuǎn)速就下降；當(dāng)Uc＝0時(shí)，電動(dòng)機(jī)立即停轉(zhuǎn)。要電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，可改變電樞電壓的極性。

　　1.額定功率 是指電動(dòng)機(jī)軸上輸出功率的額定值，即電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)的輸出功率。在額定功率下允許電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行而不致過熱。

　　2.額定電壓 是指電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁繞組和電樞控制繞組上應(yīng)加的電壓額定值。

　　3.額定電流 是指電動(dòng)機(jī)在額定電壓下，驅(qū)動(dòng)負(fù)載為額定功率時(shí)繞組中的電流。額定電流一般就是電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行所允許的最大電流。

　　4.額定轉(zhuǎn)速 也稱最高轉(zhuǎn)速，是指電動(dòng)機(jī)在額定電壓下，輸出額定功率時(shí)的轉(zhuǎn)速。直流伺服電動(dòng)機(jī)的凋速范圍一般在額定轉(zhuǎn)速以下。

　　5.額定轉(zhuǎn)矩 是指電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩。

　　6.最大轉(zhuǎn)矩 是指電動(dòng)機(jī)在短時(shí)間內(nèi)可輸出的最大轉(zhuǎn)矩，它反映了電動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)過載能力。直流伺服電動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)過載能力都比較強(qiáng)，其最大轉(zhuǎn)矩一般可達(dá)額定轉(zhuǎn)矩的5—10倍。

　　7.機(jī)電時(shí)間常數(shù)τj和電磁時(shí)間常數(shù)τd

　　分別反映了直流伺服電動(dòng)機(jī)兩個(gè)過渡過程時(shí)間的長(zhǎng)短。τj通常小于20ms，τd通常小于5ms，兩者之比通常大于3，因而通常可將直流伺服電動(dòng)機(jī)近似地看成是一階慣性環(huán)節(jié)。

　　8.熱時(shí)間常數(shù) 是指電動(dòng)機(jī)繞組上升到額定溫升的63.2%時(shí)所需的時(shí)間。

　　9.阻尼系數(shù) 又稱內(nèi)阻尼系數(shù)，其倒數(shù)即為機(jī)械特性曲線的斜率。

　　（1）轉(zhuǎn)矩－速度特性曲線 又叫工作曲線。

　?。?）負(fù)載－工作周期曲線