第八章数控伺服系统要点分析.ppt

第八章 数控伺服系统 二、步进电机 2、步进电动机的原理 练习 7 三、伺服电动机 直流伺服他励电机原理 交流同步伺服电机结构 交流同步伺服电机工作原理 * * * 进给轴： 伺服电机+滚珠丝杠+位置检测 减少进给轴所需要的驱动扭矩 提高定位精度 运动平稳性 步进电机又称电脉冲马达。它是将电脉冲信号转换成机械角位移的执行元件。 1 定义： 输入一个电脉冲 ? 电机就转过一个相应角度。 转子的角位移的大小及转速分别与输入的电脉冲数量及其频率成正比。 步距角 B 定子内圆周均匀分布着六个磁极，磁极上有励磁绕组，每两个相对的绕组组成一相，采用Y连接，假设转子有四个齿。 A C IA IB IC 定子 转子 由于磁力线总是要通过磁阻最小的路径闭合，因此会在磁力线扭曲时产生切向力，而形成磁阻转矩，使转子转动。 现以A B C A的通电顺序，使三相绕组 轮流通入直流电流，观察转子的运动情况。 B C IA IB IC 1.三相单三拍 C A B B C A 3 4 1 2 A相绕组通电，B、C相 不通电。气隙产生以A-A为轴线的磁场，而磁力线总是力图从磁阻最小的路径通过，故电动机转子受到一个反应转矩，在此转矩的作用下，转子必然转到左图所示位置：1、3齿与A、A′极对齐。 “三相”指三相步进电机；“单”指每次只能一相绕组通电；“三拍”指通电三次完成一个通电循环。 C A B B C A 3 4 1 2 同理，B相通电时，转子会转过30?角，2、4 齿和B、B′ 磁极轴线对齐；当C相通电时，转子 再转过30?角，1、3齿和C′、C磁极轴线对齐。 1 C 3 4 2 C A B B A 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A?B ?C ?A ? ……的顺序给三相绕组轮流通电，转子便一步一步转动起来。每一拍转过30°(步距角)，每个通电循环周期(3拍)磁场在空间旋转了360°而转子转过90°(一个齿距角)。 C A B B C A 3 4 1 2 A相通电，转子1、 3齿与A、A 对齐。 2. 三相六拍 按A?AB ?B ?BC ?C ? CA的顺序给三相绕组轮流通电。这种方式可以获得更精确的控制特性。 C A B B C A 3 4 1 2 A、B相同时通电， A、A 磁极拉住1、3齿，B、B 磁极拉住2、4齿，转子转过15?，到达左图所示位置。 C A B B C A 3 4 1 2 B 相通电，转子2、 4齿与B、B′ 对齐,又转 过15?。 3 4 1 2 C A B B C A B、C相同时通电， C 、C 磁极拉住1、3 齿，B、B 磁极拉住 2、4齿，转子再转过 15?。 三相反应式步进电动机的一个通电循环周 期如下：A?AB ?B ?BC ?C ? CA，每个循 环周期分为六拍。每拍转子转过15?（步距角）， 一个通电循环周期(6拍)转子转过90? (齿距角)。 与单三拍相比，六拍驱动方式的步进角更小，更适用于需要精确定位的控制系统中。 AB通电 C A B B C A 3 4 1 2 BC通电 3 4 1 2 C A B B C A CA通电 C A B B C A 3 4 1 2 与单三拍方式相似，双三拍驱动时每个通电循环周期也分为三拍。每拍转子转过30? (步距角)，一个通电循环周期(3拍)转子转过90?(齿距角)。 3. 三相双三拍 按AB ?BC ?CA的顺序给三相绕组轮流通电。每拍有两相绕组同时通电。 从以上对步进电机三种驱动方式的分析可 得步距角计算公式： ? —步距角 Zr —转子齿数 m —每个通电循环周期的拍数 实用步进电机的步距角多为3?和1.5?，如何做? 步进电机由转子和定子两部分组成，下图中三相定子A、B、C，三相每相两极： AA’,BB’,CC’，每极上5个齿。 齿距角9度 为了获得小步距角，电机的定子、转子都做成多齿的 定子上线圈的绕法 转子 （40齿） 齿距角9度 A相 B相 C相 定子 转子 定子 转子 定子 转子 B相 C相 通断电方式 三相单三拍： A→B→C→A 三相双三拍： AB→BC→CA→AB 三相六拍： A→AB→B→BC→C→CA→A A相