電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子置于旋轉(zhuǎn)磁場中，在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，獲得一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，因而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。異步電動(dòng)機(jī)的功率范圍從幾瓦到上萬千瓦，可為多種機(jī)械設(shè)備和家用電器提供動(dòng)力。

電機(jī)（俗稱“馬達(dá)”）是指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置。它的主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，作為用電器或各種機(jī)械的動(dòng)力源。

發(fā)電機(jī)的主要作用是利用電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

電動(dòng)機(jī)主要包括一個(gè)用以產(chǎn)生磁場的電磁鐵繞組或分布的定子繞組和一個(gè)旋轉(zhuǎn)電樞或轉(zhuǎn)子和其它附件組成。在定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，其在電樞鼠籠式鋁框中有電流通過并受磁場的作用而使其轉(zhuǎn)動(dòng)。

定子(靜止部分) 定子鐵心：電機(jī)磁路的一部分，并在其上放置定子繞組； 定子繞組：是電動(dòng)機(jī)的電路部分，通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場； 機(jī)座：固定定子鐵心與前后端蓋以支撐轉(zhuǎn)子，并起防護(hù)、散熱等作用；

轉(zhuǎn)子(旋轉(zhuǎn)部分) 轉(zhuǎn)子鐵心：作為電機(jī)

磁路的一部分以及在鐵心槽內(nèi)放置轉(zhuǎn)子繞組； 轉(zhuǎn)子繞組：切割定子旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢及電流，并形成電磁轉(zhuǎn)矩而使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)；

【電動(dòng)機(jī)原理動(dòng)態(tài)圖】 永磁電機(jī) ▼

直流電動(dòng)機(jī) ▼

量子磁電機(jī) ▼

單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī) ▼

步進(jìn)電機(jī)的工作原理 ▼

平衡電機(jī) ▼

產(chǎn)生電流的原理 ▼

三相定子 ▼

電動(dòng)小馬達(dá) ▼

電機(jī)剖視 ▼

電動(dòng)機(jī) ▼

直流電動(dòng)機(jī)▼

維修變頻電機(jī)與普通電機(jī)的區(qū)別

變頻電機(jī)的維修方法與普通電機(jī)基本是一樣的，但是由于變頻電源的特殊性，變頻電機(jī)的繞組絕緣比普通電機(jī)要求嚴(yán)格，應(yīng)該采取以下改善絕緣狀況的措施：

一、選用耐電暈性能好的電磁線，以滿足電機(jī)耐高頻脈沖和局部放電的要求。

一般使用聚酯亞胺/聚酰胺酰亞胺復(fù)合層漆包線，耐電暈、抗電暈電磁線。

二、繞線、嵌線施工工藝。

變頻電機(jī)在繞線、嵌線、綁扎等加工工藝必須嚴(yán)加管理，特別是在繞線、嵌線過程中防止損傷導(dǎo)線，嵌線過程應(yīng)保證槽絕緣、相絕緣、層間絕緣放置到位。相絕緣應(yīng)采用容易被絕緣漆浸透的材料，線圈端部應(yīng)加強(qiáng)綁扎、固定，確保端部成為一個(gè)整體。

在電機(jī)槽底、相間、層間及線圈首末匝等處加強(qiáng)絕緣，可提高電機(jī)耐電強(qiáng)度。

三、主絕緣須采用無氣隙絕緣。

變頻電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)中的氣隙，是產(chǎn)生電暈的主要因素。為保證電機(jī)整體絕緣結(jié)構(gòu)中不含空氣隙，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/TZ1707一2008《變頻調(diào)速專用三相異步電動(dòng)機(jī)絕緣規(guī)范》的規(guī)定，變頻調(diào)速專用三相異步電動(dòng)機(jī)用的浸漬漆必須是不低于F級無溶劑漆，且揮發(fā)份小于10%，并采用VPI工藝。該工藝還以提高絕緣結(jié)構(gòu)整體機(jī)械強(qiáng)度。

四、做好變頻器、電纜和電機(jī)之間的匹配工作，限制電機(jī)與電源之間電纜的長度。

由于電源線阻抗的不匹配，隨著變頻器到電機(jī)之間電纜長度增加，電機(jī)端的過電壓幅值隨之增加，這易于引起局部放電。為此，應(yīng)根據(jù)具體的變頻電源特性和實(shí)際需要，盡可能縮短其聯(lián)結(jié)電纜的長度，以減小電機(jī)端的過電壓幅值和局部放電量，延長電機(jī)壽命。 變頻電機(jī)電源線一般使用專業(yè)電纜，也叫對稱導(dǎo)體變頻電纜，是3P+3N/E系列，即本來的3+1中的1分成3根。

步進(jìn)電機(jī)

圖1.1為兩相步進(jìn)電機(jī)的工作原理，它有兩個(gè)繞組。當(dāng)一個(gè)繞組通電后，其定子磁極產(chǎn)生磁場，將轉(zhuǎn)子吸合到此磁極處。若繞組在控制脈沖的作用下，通電方向順序按照A`A→B`B→`AA→`BB 四個(gè)狀態(tài)周而復(fù)始進(jìn)行變化，電機(jī)可順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；通電時(shí)序?yàn)锳`A→`BB→`AA→B`B時(shí)，電機(jī)就逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。控制脈沖每作用一次，通電方向就變化一次，使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一步，即90度。4個(gè)脈沖，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈。脈沖頻率越搞，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)越快。

步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩與電機(jī)的有效體積、線圈匝數(shù)，磁通量、電流成正比，因此，電機(jī)有效體積越大，線圈匝數(shù)越大，定轉(zhuǎn)子間氣隙越小，電機(jī)力矩越大，反之亦然。

Fig.1兩相步進(jìn)電機(jī)原理圖

Fig.2 步進(jìn)電機(jī)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

步進(jìn)電機(jī)構(gòu)造由轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子鐵芯、永磁體、轉(zhuǎn)軸、滾珠軸承），定子（繞組、定子鐵芯），前后端蓋等組成。最典型兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的定子有8個(gè)大齒，40個(gè)小齒，轉(zhuǎn)子有50個(gè)小齒；三相電機(jī)的定子有9個(gè)大齒，45個(gè)小齒，轉(zhuǎn)子有50個(gè)小齒。

步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)是指電機(jī)內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進(jìn)電機(jī)。電機(jī)相數(shù)不同，其步距角也不同，一般二相電機(jī)的步距角為0.9°/1.8°、三相的為0.75°/1.5°等、五相的為0.36°/0.72°。在沒有細(xì)分驅(qū)動(dòng)器時(shí)，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)來滿足自己步距角的要求。如果使用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，則‘相數(shù)’將變得沒有意義，用戶只需在驅(qū)動(dòng)器上改變細(xì)分?jǐn)?shù)，就可以改變步距角。

不管是兩相四相，四相五線，四相六線步進(jìn)電機(jī)。內(nèi)部構(gòu)造都是如此。至于究竟是四線，五線，還是六線。就要看A和~A之間，B和B~之間有沒有公共端com抽線。如果a組和b組各自有一個(gè)com端，則該步進(jìn)電機(jī)六線，如果a和b組的公共端連在一起，則是5線的。

所以，要弄清步進(jìn)電機(jī)如何接線，只需把a(bǔ)組和b組分開。用萬用表打。

四線：由于四線沒有com公共抽線，所以，a和b組是絕對絕緣的，不連通的。所以，用萬用表測，不連通的是一組。

五線：由于五線中，a和b組的公共端是連接在一起的。用萬用表測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有一根線和其他幾根線的電阻是相當(dāng)?shù)模敲矗@根線就是公共com端。對于驅(qū)動(dòng)五線步進(jìn)電機(jī)，公共com端不連接也是可以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的。

六線：a和b組的公共抽線com端是不連通的。同樣，用萬用表測電阻，發(fā)現(xiàn)其中一根線和其他兩根線阻止是一樣的，那么這根線是com端，另2根線就屬于一組。對于驅(qū)動(dòng)四相六線步進(jìn)電機(jī)，兩根公共com端不接先也可以驅(qū)動(dòng)該步進(jìn)電機(jī)的。

步進(jìn)電機(jī)相關(guān)概念:

相數(shù)：產(chǎn)生不同對極N、S磁場的激磁線圈對數(shù)。常用m表示。

拍數(shù)：完成一個(gè)磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，或指電機(jī)轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機(jī)為例，有四相四拍運(yùn)行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍運(yùn)行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.

步距角：對應(yīng)一個(gè)脈沖信號，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用θ表示。θ=360度（轉(zhuǎn)子齒數(shù)J*運(yùn)行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為50齒電機(jī)為例。四拍運(yùn)行時(shí)步距角為θ=360度/（50*4）=1.8度（俗稱整步），八拍運(yùn)行時(shí)步距角為θ=360度/（50*8）=0.9度（俗稱半步）。

定位轉(zhuǎn)矩：電機(jī)在不通電狀態(tài)下，電機(jī)轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩（由磁場齒形的諧波以及機(jī)械誤差造成的）

靜轉(zhuǎn)矩：電機(jī)在額定靜態(tài)電作用下，電機(jī)不作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸的鎖定力矩。此力矩是衡量電機(jī)體積（幾何尺寸）的標(biāo)準(zhǔn)，與驅(qū)動(dòng)電壓及驅(qū)動(dòng)電源等無關(guān)。

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng):驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，無非是給電機(jī)a和b組先輪流給連續(xù)的脈沖，步進(jìn)電機(jī)就可以驅(qū)動(dòng)了。

失步：電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)。

例如：二相步進(jìn)電機(jī)跟五相步進(jìn)電機(jī)的區(qū)別

步進(jìn)電機(jī)主要是依相數(shù)來做分類，其中又以二相、五相步進(jìn)電機(jī)為目前市場上所廣泛采用。大部分二相步進(jìn)電機(jī)基本上每轉(zhuǎn)最大可細(xì)分為400等分，五相則可細(xì)分為1000等分，所以表現(xiàn)出來的特性以五相步進(jìn)電機(jī)較佳、加減速時(shí)間較短、動(dòng)態(tài)慣性較低。

二相和五相步進(jìn)電機(jī)的差異比較：

	二相步進(jìn)電機(jī)	五相步進(jìn)電機(jī)
分辨率	1.8度/0.9度(200、400細(xì)分)	0.72度/0.36度(500、1000細(xì)分)，較二相步進(jìn)電機(jī)高出2.5倍
振動(dòng)性	100-200PPS之間為低速共振領(lǐng)域，振動(dòng)較大	無顯著共振點(diǎn) 低振動(dòng)
速度&轉(zhuǎn)矩特性	速度較低	高速、高轉(zhuǎn)矩

一、控制精度不同

兩相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為3.6度、1.8度，而五相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為0.72度、0.36度，也有一些高性能的步進(jìn)電機(jī)步距角更小。如四通公司生產(chǎn)的一種用于慢走絲機(jī)床的步進(jìn)電機(jī)，其步距角為0.09度；德國百格拉公司(BERGER LAHR)生產(chǎn)的三相混合式步進(jìn)電機(jī)其步距角可通過撥碼開關(guān)設(shè)置為1.8度、0.9度、0.72度、0.36度、0.18度、0.09度、0.072度、0.036度，兼容了兩相和五相混合式步進(jìn)電機(jī)的步距角。

交流伺服電機(jī)的控制精度由旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以松下全數(shù)字式交流伺服電機(jī)為例，對于帶標(biāo)準(zhǔn)2500線編碼器的電機(jī)而言，由于驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù)，其脈沖當(dāng)量為360度/10000 = 0.036度，對于帶17bit的編碼器的電機(jī)而言，驅(qū)動(dòng)器每轉(zhuǎn)接收217= 131072 Pulse/Rev，其脈沖當(dāng)量為360度/131072脈沖 =0.002746度/脈沖。

二、低頻特性不同

步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象。振動(dòng)頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動(dòng)器性能有關(guān)，一般認(rèn)為振動(dòng)頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半。這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振動(dòng)現(xiàn)象對于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時(shí)，一半應(yīng)采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動(dòng)現(xiàn)象，比如在電機(jī)上加阻尼器或驅(qū)動(dòng)器上采用細(xì)分技術(shù)等。

交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機(jī)械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能(FFT)，可檢測出機(jī)械的共振點(diǎn)，便于系統(tǒng)調(diào)整。

三、矩頻特性不同

步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高速時(shí)會(huì)急劇下降，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300~600RPM。交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般為2000RPM或3000RPM）以內(nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。

四、過載能力不同

步進(jìn)電機(jī)一般不具過載能力。交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過載能力。以松下交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能力。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的三倍，可用于克服慣性負(fù)載在啟動(dòng)瞬間的慣性力矩。步進(jìn)電機(jī)因?yàn)闆]有這種過載能力，在選型時(shí)為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，而機(jī)器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)象。

五、運(yùn)行性能不同

步進(jìn)電機(jī)的控制為開環(huán)控制，啟動(dòng)頻率過高或負(fù)載過大易出現(xiàn)丟步或者堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時(shí)轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度，應(yīng)處理好升、降速問題。交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)則為閉環(huán)控制，驅(qū)動(dòng)器可直接對電機(jī)編碼器反饋信號進(jìn)行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會(huì)出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠。

六、速度響應(yīng)性能不同

步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要200~400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以松下MSMA 400W交流伺服電機(jī)為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM僅需要幾毫秒，可應(yīng)用于要求快速啟停的控制場合。

綜上所述，交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進(jìn)電機(jī)來做執(zhí)行機(jī)構(gòu)。所以，在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素，選用適當(dāng)?shù)目刂齐姍C(jī)。

閉回路步進(jìn)伺服馬達(dá)特點(diǎn)

1.閉環(huán)系統(tǒng)

Ezi-SERVO是一項(xiàng)創(chuàng)新式的閉回路步進(jìn)伺服馬達(dá)采用高分辨率的光學(xué)式編碼器作為回授，每25微秒的高速取樣時(shí)間追蹤位置，若有位置上的偏差可實(shí)時(shí)的修正補(bǔ)償位置偏差量，比如說突然負(fù)載的變動(dòng)而產(chǎn)生瞬間的失步或位置誤差，這是傳統(tǒng)的步進(jìn)馬達(dá)時(shí)常會(huì)發(fā)生的。本產(chǎn)品可克服以上缺失。

2. 不需補(bǔ)償

為了補(bǔ)償控制的效能在伺服系統(tǒng)里面需要不斷的調(diào)整PID GAIN以對應(yīng)負(fù)載的變動(dòng)，這個(gè)程序?qū)?a target="_blank">工程師而言是非常的繁瑣同時(shí)也需要許多的使用經(jīng)驗(yàn)，Ezi-SERVO在閉回路步進(jìn)伺服控制系統(tǒng)可完全的控制這個(gè)特性，可以讓工程師很簡單的就可以達(dá)到他們所需要的效能，尤其 Ezi-SERVO非常適合在低剛性的負(fù)載 ，如皮帶及PULLEY系統(tǒng)，在使用伺服系統(tǒng)時(shí)，它們有一個(gè)共通的問題，就是要一直做補(bǔ)償?shù)膭?dòng)作。

3.不振動(dòng)

跟傳統(tǒng)的伺服馬達(dá)做比較，它沒有一般伺服馬達(dá)一直要做追隨補(bǔ)償?shù)膭?dòng)作， Ezi-SERVO是利用步進(jìn)馬達(dá)的特性，當(dāng)?shù)竭_(dá)目標(biāo)位置時(shí)，Ezi-SERVO 不會(huì)再做任何補(bǔ)償?shù)膭?dòng)作，此特點(diǎn)特點(diǎn)多是應(yīng)用在影像系統(tǒng)，因?yàn)橛跋裣到y(tǒng)停止時(shí)不能有抖動(dòng)現(xiàn)像。

4.順暢且精確

Ezi-SERVO是一個(gè)高精密式的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它使用一個(gè)高分辨率的編碼器，10000 pulse/revolution ，它不像一般的微步進(jìn)驅(qū)動(dòng)方式，它是使用高效能的 DSP做向量控制還有濾波控制產(chǎn)生一個(gè)非常平滑的運(yùn)轉(zhuǎn)，可以控制到最微小的連波。

5.快速回應(yīng)

如同一般常見的步進(jìn)馬達(dá)，Ezi-SERVO有非常好的同步性，接受命令PULSE，非常快速的反應(yīng)達(dá)到定位的動(dòng)作，Ezi-SERVO的特性是使用在短距離快速定位的應(yīng)用，尤其如果是用傳統(tǒng)的伺服馬達(dá)，它接受命令之后會(huì)有一個(gè)補(bǔ)償?shù)难舆t時(shí)間，所以它必須等待定位完了之后，才能執(zhí)行下面一個(gè)動(dòng)作，這個(gè)動(dòng)作我們稱為"整定時(shí)間"。

6.高解析

位置指令可以被精密的切割。（最大10000 pulses/R）

7.高轉(zhuǎn)矩

跟一般的步進(jìn)作比較，Ezi-SERVO在大部份的時(shí)間可保持較大的扭矩，可以確保在百分之百的負(fù)載之下沒有失步現(xiàn)象，然后也不需要去關(guān)注負(fù)載的偏差量。

8.高轉(zhuǎn)速

Ezi-SERVO在高速時(shí)也不會(huì)有失步現(xiàn)象，即使在百分之百的負(fù)載之下，它是時(shí)時(shí)去確認(rèn)現(xiàn)在最佳的觸發(fā)角度，以達(dá)到最高扭力。

9.負(fù)載電流控制

由于驅(qū)動(dòng)器的使用電流是依據(jù)它的負(fù)載做變動(dòng)，所以它可以減少熱量的產(chǎn)生，改善效能。

伺服電機(jī)

伺服電機(jī)的三種控制模式：

?速度控制方式

?轉(zhuǎn)矩控制方式

?位置控制方式

就伺服驅(qū)動(dòng)器的響應(yīng)速度來看，轉(zhuǎn)矩模式運(yùn)算量最小，驅(qū)動(dòng)器對控制信號的響應(yīng)最快；位置模式運(yùn)算量最大，驅(qū)動(dòng)器對控制信號的響應(yīng)最慢。

對運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)態(tài)性能有比較高的要求時(shí)，需要實(shí)時(shí)對電機(jī)進(jìn)行調(diào)整。那么如果控制器本身的運(yùn)算速度很慢（比如PLC，或低端運(yùn)動(dòng)控制器），就用位置方式控制。如果控制器運(yùn)算速度比較快，可以用速度方式，把位置環(huán)從驅(qū)動(dòng)器移到控制器上，減少驅(qū)動(dòng)器的工作量，提高效率（比如大部分中高端運(yùn)動(dòng)控制器）；如果有更好的上位控制器，還可以用轉(zhuǎn)矩方式控制，把速度環(huán)也從驅(qū)動(dòng)器上移開，這一般只是高端專用控制器才能這么干，而且，這時(shí)完全不需要使用伺服電機(jī)。

l轉(zhuǎn)矩控制方式

轉(zhuǎn)矩控制方式是通過外部模擬量的輸入或直接的地址的賦值來設(shè)定電機(jī)軸對外的輸出轉(zhuǎn)矩的大小，具體表現(xiàn)為例如10V對應(yīng)5Nm的話，當(dāng)外部模擬量設(shè)定為5V時(shí)電機(jī)軸輸出為2.5Nm:如果電機(jī)軸負(fù)載低于2.5Nm時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，外部負(fù)載等于2.5Nm時(shí)電機(jī)不轉(zhuǎn)，大于2.5Nm時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)（通常在有重力負(fù)載情況下產(chǎn)生）。可以通過即時(shí)的改變模擬量的設(shè)定來改變設(shè)定的力矩大小，也可通過通訊方式改變對應(yīng)的地址的數(shù)值來實(shí)現(xiàn)。
應(yīng)用主要在對材質(zhì)的受力有嚴(yán)格要求的纏繞和放卷的裝置中，例如饒線裝置或拉光纖設(shè)備，轉(zhuǎn)矩的設(shè)定要根據(jù)纏繞的半徑的變化隨時(shí)更改以確保材質(zhì)的受力不會(huì)隨著纏繞半徑的變化而改變。

l位置控制方式

位置控制模式一般是通過外部輸入的脈沖的頻率來確定轉(zhuǎn)動(dòng)速度的大小，通過脈沖的個(gè)數(shù)來確定轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，也有些伺服可以通過通訊方式直接對速度和位移進(jìn)行賦值。由于位置模式可以對速度和位置都有很嚴(yán)格的控制，所以一般應(yīng)用于定位裝置。
應(yīng)用領(lǐng)域如數(shù)控機(jī)床、印刷機(jī)械等等。

l速度控制方式

通過模擬量的輸入或脈沖的頻率都可以進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)速度的控制，在有上位控制裝置的外環(huán)PID控制時(shí)速度模式也可以進(jìn)行定位，但必須把電機(jī)的位置信號或直接負(fù)載的位置信號給上位反饋以做運(yùn)算用。位置模式也支持直接負(fù)載外環(huán)檢測位置信號，此時(shí)的電機(jī)軸端的編碼器只檢測電機(jī)轉(zhuǎn)速，位置信號就由直接的最終負(fù)載端的檢測裝置來提供了，這樣的優(yōu)點(diǎn)在于可以減少中間傳動(dòng)過程中的誤差，增加了整個(gè)系統(tǒng)的定位精度。

直線電機(jī)工作原理

直線電機(jī)是一種通過將封閉式磁場展開為開放式磁場，將電能直接轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能，而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置。

結(jié)構(gòu)

直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)可以看作是將一臺旋轉(zhuǎn)電機(jī)沿徑向剖開[見Fig.3所示]，并將電機(jī)的圓周展開成直線而形成的。其中定子相當(dāng)于直線電機(jī)的初級，轉(zhuǎn)子相當(dāng)于直線電機(jī)的次級，當(dāng)初級通入電流后，在初次級之間的氣隙中產(chǎn)生行波磁場，在行波磁場與次級永磁體的作用下產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)部件的直線運(yùn)動(dòng)。近幾年來，世界上一些發(fā)達(dá)國家開始將直線電機(jī)技術(shù)應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的伺服電機(jī)+滾珠絲桿副驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，取得了巨大的成功。

Fig.3 旋轉(zhuǎn)電機(jī)沿徑向剖開圖示

直線電機(jī)和傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)+滾珠絲桿運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的比較

在機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中，采用直線電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)與原旋轉(zhuǎn)電機(jī)傳動(dòng)的最大區(qū)別是取消了從電機(jī)到工作臺（拖板）之間的機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)，把機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)鏈的長度縮短為零，因而這種傳動(dòng)方式又被稱為“零傳動(dòng)”。正是由于這種“零傳動(dòng)”方式，帶來了原旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式無法達(dá)到的性能指標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)。

1.高速響應(yīng)

由于系統(tǒng)中直接取消了一些響應(yīng)時(shí)間常數(shù)較大的機(jī)械傳動(dòng)件（如絲桿等），使整個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能大打提高，反應(yīng)異常靈敏快捷。

2.精度

直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)取消了由于絲桿等機(jī)械機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的傳動(dòng)間隙和誤差，減小了插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)時(shí)因傳動(dòng)系統(tǒng)滯后帶來的跟蹤誤差。通過直線位置檢測反饋控制，即可大大提高機(jī)床的定位精度。

3.動(dòng)剛度高

由于“直接驅(qū)動(dòng)”，避免了啟動(dòng)、變速和換向時(shí)因中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運(yùn)動(dòng)滯后現(xiàn)象，同時(shí)也提高了其傳動(dòng)剛度。

4.速度快、加減速過程短

由于直線電機(jī)最早用于磁懸浮列車（時(shí)速可達(dá)500Km/h），所以用在機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)中，要滿足其超高速切削的最大進(jìn)給速度（要求達(dá)到60~100m/min或更高）當(dāng)然是沒有問題的。也由于上述“零傳動(dòng)”的高速響應(yīng)性，使其加減速過程大大縮短。以實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)時(shí)瞬間達(dá)到高速，高速運(yùn)行時(shí)又能瞬間準(zhǔn)確停止下來。可獲得較高的加減速度，一般可達(dá)2～10g（g=9.8m/s2），而滾柱絲桿傳動(dòng)的最大加速度一般只有0.1~0.5g。

5.行程長度不受限制

在導(dǎo)軌上通過串聯(lián)直線電機(jī)，就可以無限延長其行程長度。

6.運(yùn)動(dòng)安靜、噪音低

由于取消了傳動(dòng)絲桿等部件的機(jī)械摩擦，且導(dǎo)軌又可以采用滾動(dòng)導(dǎo)軌或磁墊懸浮導(dǎo)軌（無機(jī)械接觸），其運(yùn)動(dòng)時(shí)噪音將大大降低。

7.效率高

由于無中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，消除了機(jī)械摩擦?xí)r的能量損耗，其傳動(dòng)效率大大提高。

直線電機(jī)和傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的比較見表1-1所示：

表1-1直線電機(jī)和傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的比較

序號	比較內(nèi)容	直線電機(jī)	旋轉(zhuǎn)電機(jī)+絲桿
1	最大推力	<14500牛頓(N)	<240000牛頓(N)
2	最大加速度	>100m/s2	<1g(g=9.8m/s2)
3	最大速度	5m/s	<1.5m/s
4	最大行程	<50m	<6m
5	剛度	高	低
6	運(yùn)行	平穩(wěn)	高速有噪音
7	反向間隙	無(直接驅(qū)動(dòng))	3～50um(中間有機(jī)械傳動(dòng)部件)
8	壽命	長	短
9	精度	高	低
10	效率	高	低
11	成本	高	低
12	主要應(yīng)用	響應(yīng)快，速度和精度要求高的場合	普遍應(yīng)用

審核編輯：湯梓紅