直流伺服电机的结构，原理与调速

直流伺服电机具有良好的启动、制动和调速特性，可很方便地在宽范围内实现平滑无极调速，故多采用在对伺服电机的调速性能要求较高的生产设备中。

如图4-3所示，直流伺服电机的结构主要包括三大部分：

（1）定子。定子磁极磁场由定子的磁极产生。根据产生磁场的方式，直流伺服电动机可分为永磁式和他激式。永磁式磁极由永磁材料制成，他激式磁极由冲压硅钢片叠压而成，外绕线圈通以直流电流便产生恒定磁场。

（2）转子。又称为电枢，由硅钢片叠压而成，表面嵌有线圈，通以直流电时，在定子磁场作用下产生带动负载旋转的电磁转矩。

（3）电刷与换向片。为使所产生的电磁转矩保持恒定方向，转子能沿固定方向均匀的连续旋转，电刷与外加直流电源相接，换向片与电枢导体相接。

图4-3    直流伺服电机           图4-4  他激直流电动机的工作原理图

直流伺服电动机的工作原理与一般直流电动机的工作原理是完全相同，如图4-4所示。他激直流电机转子上的载流导体（即电枢绕组），在定子磁场中受到电磁转矩M的作用，使电机转子旋转。由直流电机的基本原理分析得到：

         n=(u－I_aR_a)/k_e                           (4-2)

式中：n──电枢的转速，r/min；

      u──电枢电压；

I_a ──电机电枢电流；

      R_a──电枢电阻；

k_e──电势系数（k_e=C_eφ）。

由式4-2可知，调节电机的转速有三种方法：

（1）改变电枢电压u 。调速范围较大，直流伺服电机常用此方法调速；

（2）变磁通量φ（即改变k_e的值）。改变激磁回路的电阻R_f以改变激磁电流I_f，可以达到改变磁通量的目的；调磁调速因其调速范围较小常常作为调速的辅助方法，而主要的调速方法是调压调速。若采用调压与调磁两种方法互相配合，可以获得很宽的调速范围，又可充分利用电机的容量。

(3)在电枢回路中串联调节电阻R_t(图中无表示)，此时有                    n=[u－I_a(R_a+R_t)]/k_e                     （4-3）

从式4-3可知，在电枢回路中串联电阻的办法，转速只能调低，而且电阻上的铜耗较大，这种办法并不经济，仅用于较少的场合。