第八章 电动机及其控制
机械设备控制技术II教学电机及其控制
第八章 电动机及其控制
概述
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数控机床中的电气传动常分为：进给驱动与主轴驱动
进给驱动对电机的要求： 具有较高的定位精度（μm级）
具有较宽的调速范围（0-30m/min，甚至240m/min）
直 流 伺 服 电 机
交 流 伺 服 电 机
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概述
主轴驱动对电机的要求：
大功率输出（125W-80KW） 较大调速范围（最大200000r/min） 扭矩范围（0.02-300N.M）
调速精度高
恒功率调速范围宽
主轴驱动电机有：直流主轴电机（他励式主轴电机）、交流主轴电机
快速响应速度（100-200ms，甚至<几十ms）
低速大转矩输出
常见的进给电机有：步进电机、直流伺服电机及交流伺服电机。
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概述
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步 进 电 机
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第八章 电动机及其控制
§8.1 步进电动机
给A相绕组通电时，转子位置如图， 转子齿偏离定子齿一个角度。由于励 磁磁通力图沿磁阻最小路径通过，因 此对转子产生电磁吸力，迫使转子齿 转动，当转子转到与定子齿对齐位置 时，因转子只受径向力而无切线力， 故转矩为零，转子被锁定在这个位置 上。由此可见：错齿是助使步进电机 旋转的根本原因。
步一步转动起来。每一拍转过30°(步距角)，每个通电循环周期(3拍) 转过90°(一个齿距角)。
➢三相单三拍的工作特点：
① 每来一个电脉冲，转子转过 30； ② 转子的旋转方向取决于三相线圈通电的顺序； ③ 每次定子绕组只有一相通电，在切换瞬间失去自锁转矩，容易产
生失步； ④ 只有一相绕组产生力矩吸引转子，在平衡位置易产生振荡 。
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§8.1 步进电动机
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反应式机步械设进备电控制动技机术II内教学部电结机及构其控制
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§8.1 步进电动机
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概述
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§8.1 步进电动机
步进电动机将输入的脉冲电信号变换为阶跃的角位移或直线位移。给一个 脉冲信号，电动机前进一步，因此称为步进电动机（Step Motor）。 （1）控制系统对步进电动机的基本要求
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§8.1 步进电动机
结构特点
定子铁心 定子铁心为凸极结构，由硅钢 片迭压而成。在面向气隙的定子铁心表面 有齿距相等的小齿。
定子绕组 定子每极上套有一个集中绕组， 相对两极的绕组串联构成一相。步进电动 机可以做成二相、三相、四相、五相、六 相、八相等。
转子 转子上只有齿槽没有绕组，系统工作
要求不同，转子齿数也不同。定转子齿形相 同。
四相反应式步进电动机的结构
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§8.1 步进电动机
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电动机构造图
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转轴成平行方向的断面图
B'
C
A'
C相通电 机械设备控制技术II教学电机及其控制
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§8.1 步进电动机
这种工作方式下，三个绕组依次通电一次为一个循环周期，一个 循环周期包括三个工作脉冲，所以称为三相单三拍工作方式。
按AB C A ……的顺序给三相绕组轮流通电，转子便一
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§8.1 步进电动机
2）三相六拍工作方式:
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A C1 2 B B 4 3C
A
B相通电
A
C1 B
4
2
B 3C
A
2021/2/20 AB相通电
A C1 2B B 4 3C
A
在电脉冲的控制下，步进电动机能迅速起动、正反转、制动和停车， 调速范围宽广； 步进电动机的步距角要小，步距精度要高，不丢步不越步； 工作频率高，响应速度快。 （2）步进电动机的分类 按其工作方式不同，可分为功率步进电动机和伺服步进电动机两类。 按励磁方式的不同，步进电动机可分为反应式、永磁式和感应子式(混合式） 三类。 2021/2按/2其0 绕组相数不同，可分机械为设二备控相制、技术三II教相学、电机四及相其控、制五相、六相、八相等。
拍的概念：电机通电方式变换一次，
以三相反应式步进电机工作原理为例：
称为一拍。
步进电机的工作方式(通电顺序)可分为：
三相单三拍、三相单双六拍、三相双三拍等
三相单三拍：
IA
A
➢三相绕组联接方式：Y 型
➢三相绕组中的通电顺序为 转子
定子 IBB
A相B相C相
通电顺序也可以为：
IC
A 相 C 相 B 相
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§8.1 步进电动机
A C' 1 B
42
B' 3 Cபைடு நூலகம்
A'
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C
AA
C'
B
B
C
' A'
A 相通电
A
C'
B
B相通电
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BC相通电
A
C1B 42
B3 C
A 机械设备控制技A术相II通 教学电电机及其控制
A C 1 2B
B4 3 C A
C相通电
A
C 2B
1
3
B4 C
A
CA相通电
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