其位置的一种电动机。直流伺服电动 机是伺服电动机的一种。 1. 直流伺服电动机分类及结构特点
➢永磁直流伺服电动机 ➢无槽转子直流伺服电动机 ➢空心杯转子直流伺服电动机 ➢印刷绕组直流伺服电动机 后三种直流伺服电动机为小惯量直流伺服电动机。
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Ⅰ
转速极限 线
0 500 1000 1500 n/(r/min) 数字控制及装备技术研究所 Institute of Numerical Control And Equipment Technology
§5.4 直流伺服电动机及速度控制
Ⅰ区域为连续工作区, 在该区域中，转矩和转速的任意组合都可
长期连续工作。
Ф
M
U
uf
Ea
Te＝CtФIa
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§5.4 直流伺服电动机及速度控制
电动机的电磁转矩Te(N∙m)为 Te＝CTФIa
式中 CT—转矩系数，是电动机的结构常数。 所以可得电动机转速
§5.4 直流伺服电动机及速度控制
➢ 永磁直流伺服电动机的调速方法
n＝ U
Ce
－
Ra
CeCT 2
Te
＝n0－Δn
根据上式：励磁磁通不可变，只有二种调速方法，而改变转子 回路电阻一般不能满足要求，通常采用改变转子回路外加电压的调 速方法。
这种调速方法是从额定电压往下降低转子电压，即从额定转速 向下调速。该种调速方法属恒转矩调速，机械特性是一组斜率不变 的平行直线，特性比较硬，且调速范围宽。另外，这种调速方法是 用减小输入功率来减小输出功率的，所以具有比较好的经济性。
§5.4 直流伺服电动机及速度控制
直流伺服电动机的组成 ➢ 电动机本体 主要由机壳、定子 磁极和转子组成。 ➢ 检测部件 有高精度的测速发电 机、旋转变压器以及脉冲编码器等
特点 ➢ 小惯量直流伺服电动机 惯量小 ，响应速度快，但过载能力低
➢ 永磁直流伺服电动机 转矩大，惯量大，稳定性好，调速范围 宽。 ➢ 但有电刷，限制速度的提高（1000~1500r/min）。
§5.4 直流伺服电动机及速度控制
(2) 直流伺服电机的速度控制原理 ➢ 他励直流电动机
转子回路的电势平衡方程：

U ＝ Ea+ Ra Ia
式中 Ra—转子回路电阻(Ω)
Ia—转子回路电流(A)
感应电动势Ea可由下式求得
Ea＝CeФn
式中
Ce—电机械常数 Ф—励磁磁通(Wb) n—电动机转速(r/min)
特点 ➢ 小惯量直流伺服电动机 惯量小 ，响应速度快，但过载能力低
➢ 永磁直流伺服电动机 转矩大，惯量大，稳定性好，调速范围 宽。 ➢ 但有电刷，限制速度的提高（1000~1500r/min）。
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n＝ U
Ce
－
Ra
CeCT 2
Te
＝n0－Δn
式中 n0—理想空载转速 Δn—转速降落
根据上式可知，他励直流电动机有三种调速方法，即改变外加 电压、改变励磁磁通及改变转子回路电阻调速。
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Ⅱ区域为断续工作区，在该区域内，电动机只能根据负载周期曲
线所决定的允许工作时间 tR 和断电时间 tF 作间歇工作。
Ⅲ区域为加速和减
T/(N∙cm)
转矩极限线
速区域，在该区域内 ，电动机只能用于加
12000 10000
瞬时换向 极限线
速或减速，工作一段 极短的时间。
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§5.4 直流伺服电动机及速度控制
3. 永磁直流伺服电机的工作特性
对于永磁直流伺服电动机，由于其伺服系统的要求，已经不能
简单地用电压、电流、转数等参数描述其性能，而需要用一些特
当转子转到如图（b）所示的位置，电刷 A 和换向片2接触，电 刷 B 和换向片1接触，直流电流从电刷 A 流入，在线圈中的流动 方向是dcba，从电刷 B 流出。
外加的电源是直流的， 但由于电刷和换向片的作 用，在线圈中流过的电流 是交流的，其产生的转矩 的方向却是不变的。
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数控技术
§5.4直流伺服电动机 及速度控制
一、直流伺服电动机 二、直流伺服电动机的速度控制
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§5.4 直流伺服电动机及速度控制
一、直流伺服电动机 伺服电动机是指能够精密地控制
§5.4 直流伺服电动机及速度控制
2. 直流伺服电动机的工作原理与调速方法
(1) 工作原理 与一般直流电动机的工作原理相同，是建立在电 磁力和电磁感应基础上的。
如图（a）所示，直流电流从电刷 A 流入，经过线圈abcd，从 电刷 B 流出，载流导体ab和cd受到电磁力的作用，使得转子逆时 针转动。
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§5.4 直流伺服电动机及速度控制
直流伺服电动机的组成 ➢ 电动机本体 主要由机壳、定子 磁极和转子组成。 ➢ 检测部件 有高精度的测速发电 机、旋转变压器以及脉冲编码器等
性曲线对其性能做全面描述。
① 转矩—速度特性曲线 T/(N∙cm)
转矩极限线
从图中可以得出，伺 服电动机的工作区域被 温度极限线、转速极限 线、换向极限线、转矩 极限线以及瞬时换向极 限线划分成三个区域。
12000 10000
瞬时换向 极限线
8000
6000 Ⅱ
4000 温度极限线
Ⅲ
换向极限线
2000