2) 工作原理
2 2
Zs Zr
KR
0
2
Zs
/
2
Zs
2
Zr
Zr Zr Zs
Zr Zs Zr
0
Zr Zs Zr
2 f
p
（6-4）
（6-5） （6-6）
6.5 直线电动机
1.直线电动机的结构
旋转异6—2步8a 电动机
直线电动机直接实现直线运动，从而消除了旋转电动
机由旋转运动到直线运动的中间机构，使精度提高，结构 简化，响应快速。
1.结构特点
1 5转轴
4
2定子铁心 3转子铁心
6滑环
2 1三相绕组
4转子励磁 绕组
D6
D2
3
D1
Z1
D4
Z2
D5
D3
图6--22
2.控制式自整角机的线路结构
θ
~U2 ~U1
θ'
D1 Es1
D1' I1
Es3
Es2
I3
I2
D3
D2
D3'
D2'
发电机
图6--23
接收机
3.控制式自整角机的工作原理
D1相曲线 θ
图6—11b
2. 永磁式同步电动机
1）永磁式小功率同步电动机结构
1永久磁铁 2鼠笼绕组 3转子铁芯
N
N
S
S
图6--12
2）工作原理
Фs
θ
Фr
Ns
S r
ω0 ω N
r
Ss
图6--13
1）异性相吸 2）失步
3）永磁式同步电动机难起动的原因
Ns
Sr
ω0 T
Nr
Ss
图6—14a
Ss Sr
T Nr
Ns
图6—14b
1.小功率同步电动机概述
运行特性： ------连续运转； 功率： P < 1W， P < 100W； 应用：
恒速传动中传动电动机，控制系统中作为执行元件。 分类： 转子结构材料分类： 永磁式、反应式（磁阻式）、磁滞式等
1）三相永磁式小功率同步电动机原理接线图
图6—11a
2）单相磁滞式小功率同步电动机原理接线图 C
转子励磁 绕组轴线
D6
D2
D1 Z1
D4
D3相曲线 D5
Z2 D3 D2相曲线
（a）
图6--24
D1'相曲线
D6'
D2'
D1'
Z1' D4'
Z2' D5'
θ'
D3' 转子励磁
绕组轴线
（b）
4.控制式自整角机应用实例
~ θ 控制式自整角机
放
大
器
θ'
TG
~
~
~
SM ~
图6--25
负载
6.6.3力矩式自整角机 1.电路结构 ~
初级
次级
图6—28b
直线电动机
初级 次级
图6—29a
短初级直线电动机
次级
初级 图6—29b
短次级直线电动机
2.直线电动机的工作原理
初级
Bd νs
ν
次级
s 2f
图6--30
F KpI 2 m cos 2
（6-23）
S s s
（1-S）s 2 f （1-S） （6-24）
6.6 测速发电机
控制电机的工作原理
从工作原理上看，控制电机和普通电机 没有本质上的差异，但普通电机功率大， 侧重于电机的启动、运行和制动等方面的 性能指标，而控制电机输出功率较小，侧 重于电机控制精度和响应速度。
控 制 电 机的分类
控制电机按其功能和用途可分为信号检测和 传递类控制电机及动作执行类控制电机两大类。 执行电机包括伺服电机、步进电机和直线电机等； 信号检测和传递电机包括测速发电机、旋转变压 器和自整角机等。
~
R
C Uf
图6-5
UC MS
~
（3）幅值控制的机械特性曲线
n
n0
Uc
0.8Uc
n'0 0.6Uc
n"0
0.4Uc
n"'
0
T 图6-6
（4）交流伺服电动机应用
输出功率0.1~100W，电源频率50Hz、400Hz。应用在 数控机床、雷达的控制系统及机器人控制系统中等。
给定位置
放大器
ω
θ
伺服电机
负载
第六章 控制电机
• 6.1 交流伺服电动机 • 6.2 直流伺服电动机 • 6.3 力矩电动机 • 6.4 小功率同步电动机 • 6.5 直线电动机 • 6.6 测速发电机 • 6.7 自整角机
控制电机的功能
控制电机是在普通旋转电机基础上产生 的特殊功能的小型旋转电机。控制电机在控 制系统中作为执行元件、检测元件和运算元 件。
θ
θ'
~U1
D1
. Es3 D3
. I1
. Es1
. Es2
. . I2 D2
. I3
L
D'1 . E's1
.
E's3
.
E's2
D'3
D'2
2.力矩式自整角机的应用实例
(s) n (0) n0
(1) 0 (Sm>1)
r21<r22<r23 r21 r22
r23 T
图6--3
交流伺服电动机的机械特性
n (s) (0) n0
1 T-
(1) 0 T
T T+
图6--4
6.交流伺服电动机的控制特性
（1）控制类别：幅值控制、相位控制和幅值-相位控制 （2）幅值控制的电路原理
U0 E0 Kn
（6-8） （6-9） （6-10） （6-11）
3.异步交流测速发电机应用中应注意的问题
1）主要技术指标 a.剩余电压 b.线性误差 c.相位误差 d.输出斜率
U0 Umax
1 2
/2nmax nmax n 图6--19
异步交流测速发电机的输出特性的线形度
6.6.2 直流测速发电机 1. 工作原理图
6.1 交流伺服电动机
1. 两相交流伺服电动机的接线图
。 ~Uf
C
WF
WC
。
Ms
~Uc
~
图6--1
2、杯形转子伺服电动机的基本结构
3.交流伺服电动机性能特点、应用范围
表6.1 交流伺服电动机性能特点、应用范围
种类
型 结构特
号
点
性能特点 应用范围
类似于普 励磁电流小，体
鼠笼式 转子
SL
通鼠笼转 子，转子 细长，转 子为高电
+ If
Uf
-
Ia +
Ua RL
Ra
n
-
图6--20
2. 工作原理
Us0 E Cen
Ua E Ia Ra
Ia
Ua RL
Ua
Cc n 1 Ra
RL
（6-13） （6-14） （6-15） （6-16）
3.输出特性
U
理想值 实测值
RL=∞
RL1 RL2
RL>RL1>RL2
0
n
图6--21
6.7 自整角机
Uc
一定的负载下，Uc,n。
0.8Uc
(2) Uc=0时，电机立即停转。
0.6Uc 0.4Uc
0 T
图6--9
反转：电枢电压的极性改变，电机反转。
应用：
直流伺服电机的特性较交流伺服电机硬。经 常用在功率稍大的系统中，它的输出功率一般 为1-600W。它的用途很多，如随动系统中的 位置控制等。
6.3 力矩电动机
交流力矩电动机 直流力矩电动机
力矩电动机
异步 同步
特点： 转矩大 转速低
• 与负载直接连接； • 能带动负载堵转。
1 .永磁直流力矩电动机的结构
特点： D>l
2.直流力矩电动机转矩大，转速低的原因
（1）力矩大的原因
F BIal
TNFD 2来自NBI alD 2
BIa Nl 2
D
又 D2l c1 D l
4）永磁式同步电动机异步起动
Ss
es
is
er ir
Nr
Td
ω0 Ti
Sr
Ns
图6—15
1) 异步起动: er ir Ti
2) 永磁铁: es is Td
3. 磁阻式电磁减速同步电动机
1) 结构
.
Fs
A
2π/Z 2π/Zr S
Ss 1
. Fs
θ
6
8'
1' 2'
2
B
7'
3'
ω
5
6'
4'
5'
ω0 3
Ns 4
6.4 小功率同步电动机
前面讨论过的伺服电动机，其转速是随控制信号 或负载转矩的变化而变化的。而在传真机、磁带录音 机和各种精确的计时或记录装置中，往往需要一种能 在电源电压波动或负载转矩变化时仍可保持转速恒定 不变的电动机。额定功率从零点几瓦到数百瓦的各种 小功率同步电动机就是在一定的输出功率范围内具有 这种恒速特性的连续运转同步电动机。
积小，机械强度 高，低速运行不 稳定，速度有时
小功率的 自动控制 系统
阻率材料 快时慢的抖动