第05章 机器人驱动技术 - 图文

转45°至图5-17（c）位置；当A相断电B相负向通电时，定子B相的B（1）、B（3）端产生N极，而B（2）、B（4）产生S极，转子再顺时针旋转45°至图5-17（d）位置。

依次按上述A→B→A→B单四拍方式通电，转子便连续旋转，也可按双四拍的方式AB→BA→AB→BA通电，步距角均为45°，若按A→AB→B→BA…八拍方式通电，则旋转步距为角为22.5°。

要减小步距角，可以增加转子的磁极数及定子的齿数，但转子要制成N-S相间的多对磁极是很困难的，同时，定子级数及绕组线圈数也必须相应的增加，这将受到定子空间的限制，因此永磁式步进电动机的步距角都较大。

② 反应式步进电动机 它是一种定、转子磁场均由软磁材料制成，只有控制绕组，基于磁导的变化产生反应转矩的步进电动机，又称为变磁阻步进电动机。它的结构按绕组的顺序可分为径向分相和轴向分相。按铁芯分段，则有单段式和多段式。

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③ 永磁感应子式步进电动机 它的定子结构与反应式步进电机相同，而转子由环形磁钢和两段铁芯组成，它与反应式步进电机一样，可以使其具有小步距和较高的启动频率，同时又有永磁式步进电动机控制功率小的优点。其缺点是由于采用的磁钢分成两段，致使制造工艺和结构比反应式步进电动机复杂。

5.4.2 直流伺服电动机及其控制

直流伺服电动机是用直流供电的电动机。其功能是将输入的受控电压/电流能量转换为电枢轴上的角位移或角速度输出。其结构如图5-24所示，它由定子、转子（电枢）、换向器和机壳组成。定子的作用是产生磁场，转子由铁芯、线圈组成，用于产生电磁转矩；换向器由整流子、电刷组成，

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用于改变电枢线圈的电流方向，保证电枢在磁场作用下连续旋转。

（1）直流电动机的特点

稳定性好，它具有较好的机械性，能在较宽的速度范围内运行。

可控性好。它具有线性调节的特性，能使转速正比于控制电压的大小；转向取决于控制电压的极性（或相位）；控制电压为零时，转子惯性很小，能立即停止。

相应迅速。它具有较大的启动转矩和较小的转动惯量，在控制信号增加、减小或消失的瞬间，能快速启动、增速、减速及停止。

控制功率低，损耗小。

转矩大。直流伺服电动机广泛应用在宽调速系统和精确

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位置控制系统中，其输出功率为1-600W，电压有6V、9V、12V、24V、27V、48V、110V、220V等，转速可达1500-1600r/min。

（2）直流电动机的控制

直流伺服电动机用直流供电，为调节电动机转速和分享需要对其直流电压的大小和方向进行控制。目前常用晶体管脉宽调速驱动和可控硅直流调速驱动两种方式。可控硅直流驱动，主要通过调节触发装置控制可控硅的导通角（控制电压的大小）来移动触发脉冲的相位，从而改变整流电压的大小，使直流电动机电枢电压的变化易于平滑调速。由于可控硅本身的工作原理和电源的特点，导通后是利用交流（50Hz）过零来关闭的，因此在低整流电压时，其输出时很小的尖峰值的平均值，从而造成电流的不连续性。而采用脉宽调速驱动系统,其开关频率高，赐福机构能够相应频带范围也比较宽。与可控硅相比，其输出电流脉动非常小，接近于纯直流。 5.4.3 交流伺服电动机及其控制

1. 交流伺服电动机分为两种，同步型和感应型。 （1）同步型（SM）采用永磁结构的同步电动机，又称为无刷直流伺服电动机。其特点为：

① 无接触换向部件

② 需要磁极位置检测器（如编码器）。 ③ 具有直流伺服电动机的全部优点

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