伺服驱动系统在低速进给时，要有大的 输出转矩。
4.1.3 伺服系统的分类
1．按有无反馈分类
（1）开环伺服系统
开环伺服系统无位置反馈装置，是数 控机床中最简单的伺服系统 。
图4.2 开环伺服系统
（2）闭环伺服系统
闭环伺服系统是误差控制随动系统。
图4.3 闭环伺服系统
（3）半闭环伺服系统
图4.4 半闭环伺服系统
4.4.2 旋转变压器
1．旋转变压器的工作原理 2．旋转变压器的工作方式
4.4.3 脉冲编码器
脉冲编码器是一种旋转式脉冲发生器。
1．脉冲编码器的工作原理
图4.45 光电盘工作原理示意图
2．脉冲编码器结构 3．绝对值脉冲编码器
通过读取编码盘上的图案确定轴的位置。
图4.48 光电绝对值编码器
4.4.4 光栅 （1）直线光栅（即长光栅）
2．按驱动装置类型分类
（1）电液伺服系统 （2）电气伺服系统
3．按进给驱动和主轴驱动分类
（1）进给伺服系统 （2）主轴伺服系统
4．按反馈比较控制方式分类 （1）脉冲、数字比较伺服系统 （2）相位比较伺服系统 （3）幅值比较伺服系统 （4）全数字伺服系统
4.2 直 流 伺 服 系 统
4.2.1 直流伺服电机分类
1．交流伺服电机的分类和特点
（1）异步交流伺服电机（IM） （2）同步交流伺服电机（SM）
2．永磁式交流伺服电机
（1）结构
永磁式交流伺服电机由定子、转子和检 测元件三部分组成。如图4.26、图4.27所示。
图 4 26 永 磁 交 流 伺 服 电 机 横 截 面
.
图4.27 永磁交流伺服电机纵剖面
4.1.1 伺服系统的组成
双闭环系统，内环是速度环，外环是位置环。
4.1.2 数控机床对伺服系统的要求
ห้องสมุดไป่ตู้1．进给调速范围宽
最高转速与最低转速之比。
2．位置精度高
保证数控机床的定位精度和进给跟踪 精度。闭环伺服系统的分辨率可以达到 1m，数控装置的分辨率可以达0.1m 。
3．速度响应快 4．低速大转矩
第4章 数控机床伺服系统
4.1 数控机床伺服系统概述
4.2 直 流 伺 服 系 统
4.3 交 流 伺 服 系 统 4.4 位 置 检 测 装 置
4.1 数控机床伺服系统概述
伺服系统是以机械位置或角度作为控 制对象的自动控制系统，是一种位置随动 系统。数控机床的伺服系统有两种，即进 给伺服系统与主轴伺服系统。
1．高速直流伺服电动机 2．低速大扭矩宽调速电动机
4.2.2 永磁直流伺服电动机
1 ．永磁直流伺服电机的结构与特 点
图4.8 永磁式直流宽调速伺服电动机
2．永磁直流伺服电机的选用
（1）对直流伺服电机的要求 （2）直流伺服电动机的选用
4.2.3 直流伺服系统主电路 4.2.4 晶闸管触发电路 4.2.5 直流电机晶闸管供电的速度控制系统
表 4.1
位置检测元件分类
增 量 式 绝 对 式 回转型 脉冲编码器、 旋转变压器、 多速旋转变压器、绝对脉冲 圆感应同步器、圆光栅 编码器、三速圆感应同步器 直线型 直线感应同步器、计量光 三速感应同步器、绝对值式 栅、磁尺激光干涉仪 磁尺
常用位置检测元件主要有
脉冲编码器、
旋转变压器、 感应同步器 和光栅。
① 玻璃透射光栅。 ② 金属反射光栅。
（2）圆光栅 （3）计量光栅的精度
表 4.5 计量光栅
各种光栅的精度 光栅长度 mm 500 1000 500 1220 1000 300 Ø270 线 纹 数 100/ mm 100/ mm 25/ mm 40/ mm 50/ mm 250/ mm 10800/周 精 度
4.4.5 感应同步器
是一种电磁式位置检测元件。一般可 分为直线式和旋转式两种。
1．感应同步器结构
图4.58 直线感应同步器
（2）工作原理 （3）永磁式伺服电机的性能
① 永磁式伺服电机的性能可用转矩—速度 特性曲线描述。 ② 高可靠性。 ③ 主要损耗在定子绕组与铁心上，故散热 容易，便于安装时采取热保护措施；而直 流电机损耗主要在转子上，散热困难。 ④ 转子惯量小，其结构允许高速工作。 ⑤ 体积小、质量轻。
4.3.2 交流永磁电机调速系统
4.2.6 晶体管直流脉宽（PWM）调速系统
4.3 交 流 伺 服 系 统
4.3.1 交流伺服电机
固有缺点，如电刷和换向器易于磨损， 需经常维护；换向时换向器会产生火花， 直 流电机结构复杂，制造困难， 交流电机的输 出功率可比直流电机提高10％～70％。此外， 交流电机的容量可比直流电机做得大。
玻璃透射光栅 玻璃透射光栅 金属反射光栅 直线式 金属反射光栅 高精度反射光栅 玻璃衍射光栅 回转式 玻璃圆光栅
5 m 10m 7 m 13m 7.5m 1.5m 3＂
2．工作原理
（a）结构图
（b）输出波形 图4.51 透射直线式光栅原理图
3．光栅检测装置
（1）光栅读数头 （2）辨向方法
1．交流电机的一般调速方法
2．交流变频调速系统 3．交流永磁同步电机调速系统
4.3.3 交流主轴驱动系统 1．交流主轴电机 2．几种新型主轴电机 3．交流主轴电机的控制方法 4．主轴准停控制
4.4 位 置 检 测 装 置
4.4.1 数控机床对检测元件的要求
与检测元件的分类
主要要求是：①寿命长，可靠性高，抗 干扰能力强；②满足精度和速度要求；③ 使用维护方便，适合机床运行环境；④成 本低；⑤便于与计算机联接。