直流伺服电动机

    

    1.基本结构

    一般的直流伺服电动机的基本结构与普通直流电动机并无本质的区别。也是由装有磁极的定子，可以转动的电枢和换向器组成。按励磁方式的不同，可分为电磁式和永磁式两种。电磁式直流伺服电动机的磁场由励磁电流通过励磁绕组产生。按励磁绕组与电枢绕组连接方式的不同，又分为他励式、并励式和串励式三种，一般多用他励式。永磁式直流伺服电动机的磁场由永磁铁产生，无须励磁绕组和励磁电流。

    2.工作原理

    直流伺服电动机的工作原理与普通直流电动机相同。电路如图9.3.1所示。电枢电流Ia与磁场相互作用产生了使电枢旋转的电磁转矩。

    

图9.3.1　直流伺服电动机

    

    电枢旋转时，电枢绕组又会切割磁感线而产生电动势

    

    电枢电流Ia与电枢电压和电动势的关系为

    

    电动机的转速

    

    为简化分析，假设磁路不饱和，且不考虑电枢反应的影响，则电磁式直流伺服电动机的磁通就与励磁电压成正比，即

    

    式中，比例常数CΦ由电机结构决定。将上式代入式（9－21）得

    

    可见，电磁式直流伺服电动机有两种控制转速的方式：改变U和Uf都可以改变转速n，对应电枢控制和磁场控制。对永磁式直流伺服电动机来说，则只有电枢控制一种方式。

    采用电枢控制时，电枢绕组加上控制信号电压，电磁式伺服电动机的励磁绕组加上额定电压。当控制信号电压U＝0时，Ia＝0，T＝0电动机不会旋转，即转速n＝0。当U≠0时，Ia≠0，T≠0，电动机在电磁转矩T的作用下运转。改变U的大小或极性，电动机的转速或转向将随之改变，电动机随着电枢电压大小或极性的改变而处于调速或反转的状态中。U不同时，伺服电动机的机械特性与普通直流电动机相同，是一组平行的略为倾斜的直线。

    采用磁场控制时，电磁式直流伺服电动机的励磁绕组加上控制信号电压，电枢绕组加上额定电压。如前所述，这种控制方式在永磁式直流伺服电动机中不能采用。这时电磁式伺服电动机的工作原理与电枢控制时相同，只是当控制信号电压Uf的大小和极性改变时，电动机随着磁场强弱和方向的改变而处在调速或反转状态中，Uf不同时，电磁式直流伺服电动机的机械特性与普通直流电动机在不同If时的机械特性相同。If减小，机械特性上移，斜率增加。两种控制方式相比，在性能上，电枢控制远较磁场控制优越，故应用最多。磁场控制的主要优点是控制功率小，仅用于小功率电动机中。直流伺服电动机的调解特性是指转矩恒定时，转速n随控制电压Uc的变化关系特性曲线。

    图9.3.2是直流伺服电动机的特性图。这里Uai对应不同的U。

    

图9.3.2　直流伺服电动机的特性