直流伺服電機種類及其性能特點
直流伺服電機種類可分為傳統(tǒng)型直流伺服電機和低慣量型直流伺服電機兩大類。 
圖1-1 空心杯轉(zhuǎn)子直流伺服電動機 空心杯轉(zhuǎn)子直流伺服電機性能特點是： A、低慣量。由于轉(zhuǎn)子無鐵芯，且薄壁細長，慣量極低，有超低慣量電機之稱。 B、靈敏度高。因轉(zhuǎn)子繞組散熱條件好，繞組的電流密度可取到30A/mm²，并且永久磁鋼體積大，可提高氣隙的磁通密度，所以力矩大。加上慣量又小，因而轉(zhuǎn)矩/慣量比很大，機電時間常數(shù)很小(最小的在1ms以下)，靈敏度高，快速性好。其始動電壓在100mV以下，可完成每秒鐘250次起—停循環(huán)。 C、損耗小，效率高。因轉(zhuǎn)子中無磁滯和渦流造成的鐵耗，所以效率可達80%或更高。 D、力矩波動小，低速運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲很小。由于繞組在氣隙中均勻分布，不存在齒槽效應，因此力矩傳遞均勻、波動小，故運轉(zhuǎn)時噪聲小，低速運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。 E、換向性能好，壽命長。由于杯形電樞無鐵芯，換向元件電感很小，幾乎不產(chǎn)生電火花，換向性能好，因此大大提高了電機的使用壽命。 這種形式的直流伺服電機的制造成本較高，大多用于高精度的自動控制系統(tǒng)及測量裝置等設(shè)備中，如電視攝像機、錄音機、X-Y函數(shù)記錄儀、機床控制系統(tǒng)等領(lǐng)域。 2)、盤形電樞直流伺服電機介紹 盤形電樞的特點是電樞的直徑遠大于長度，電樞有效導體沿徑向排列，定轉(zhuǎn)子間的氣隙為軸向平面氣隙，主磁通沿軸向通過氣隙，多采用永久磁鋼勵磁。 圓盤中電樞繞組可以是印制繞組或繞線式繞組，后者功率比前者大。印制繞組是采用與制造印制電路板相類似的工藝制成的，它可以是單片雙面或多片重疊的。繞線式繞組則是先繞成單個線圈，然后把全部線圈排列成盤形，再用環(huán)氧樹脂熱固化成型。圖1-2為印制繞組盤形電樞直流伺服電機結(jié)構(gòu)示意圖，它不單獨設(shè)置換換向器，而是利用靠近轉(zhuǎn)軸的電樞端部兼作換向器，但導體表面需另外鍍一層耐磨材料，以延長使用壽命。圖 1-3 為繞線式盤形伺服電機結(jié)構(gòu)示意圖。 
圖1-3 繞線式繞組盤形伺服電動機結(jié)構(gòu)示意圖 盤形電樞直流伺服電機具有與杯形電樞類似的性能特點，表述如下： A、電機結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低。 B、起動轉(zhuǎn)矩大。由于電樞繞組全部在氣隙中，散熱良好，其繞組電流密度比一般普通的直流伺服電機高10倍以上，因此容許的起動電流大，起動轉(zhuǎn)矩也大。 C、力矩波動很小，低速運行穩(wěn)定，調(diào)速范圍廣而平滑，能在1：20的速比范圍內(nèi)可靠平穩(wěn)運行。這主要是由于這種電機沒有齒槽效應，以及電樞元件數(shù)、換向片數(shù)多的緣故。 D、換向性能好。電樞由非磁性材料組成，換向元件電感小，所以換向火花小。 E、電樞轉(zhuǎn)動慣量小，反應快，機電時間常數(shù)一般為10~15ms，屬于中等低慣量伺服電機。 3)、無槽電樞直流伺服電機介紹 無槽電樞直流電機的結(jié)構(gòu)和普通直流電機的差別僅僅是電樞鐵芯是光滑、無槽的圓柱體。電樞的制造是將敷設(shè)在光滑電樞鐵芯表面的繞組，用環(huán)氧樹脂固化成型并與鐵芯黏結(jié)在一起，其氣隙尺寸較大，比普通的直流電機大10倍以上，定子勵磁一般采用高磁能的永久磁鋼，圖1-4為無槽電樞直流伺服電機結(jié)構(gòu)示意圖。 
圖1-4 無槽電樞直流伺服電機結(jié)構(gòu)示意圖 由于無槽直流電機在磁路上不存在齒部磁通密度飽和的問題，因此就有可能大大提高電機的氣隙磁通密度和減小電樞的外徑。無槽電樞直流電機主要用于要求快速動作、功率較大的系統(tǒng)，例如數(shù)控機床和雷達天線驅(qū)動等領(lǐng)域。
1.傳統(tǒng)型直流伺服電機介紹
傳統(tǒng)型直流伺服電機的結(jié)構(gòu)形式與普通直流電機基本相同，也是由定子、轉(zhuǎn)子兩大部分所組成，只是它的容量和體積較小。按勵磁方式的不同，傳統(tǒng)型直流伺服電機可以再分為永磁式直流伺服電機和電磁式直流伺服電機兩種。永磁式直流伺服電機的定子磁極由永久磁鋼構(gòu)成，電磁式直流伺服電機的定子磁極通常由硅鋼片鐵芯和勵磁繞組構(gòu)成。這兩種電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)與普通直流電機的結(jié)構(gòu)相同，其鐵芯均由硅鋼片沖制疊壓而成，在轉(zhuǎn)子沖片的外圓周上開有均勻布置的齒槽，在轉(zhuǎn)子槽中放置電樞繞組，并通過換向器和電刷與外電路連接。2.低慣量型直流伺服電機介紹
與傳統(tǒng)型的直流伺服電機相比，低慣量型直流伺服電機具有時間常數(shù)小、響應快速的特點。目前低慣量型直流伺服電機主要有：空心杯轉(zhuǎn)子直流伺服電機、盤形電樞直流伺服電機和無槽電樞直流伺服電機。 1)、空心杯轉(zhuǎn)子直流伺服電機介紹 空心杯轉(zhuǎn)子直流伺服電機的結(jié)構(gòu)簡圖如圖1-1所示。空心杯轉(zhuǎn)子可以由事先成型的單個線圈，沿圓柱面排列成杯形，或直接用繞線機繞成導線杯，再用環(huán)氧樹脂熱固化定型。也可采用印制繞組。它有內(nèi)、外兩個定子，外定子裝有永久磁鋼，內(nèi)定子起磁軛作用，由軟磁材料做成。 空心杯電樞直接安裝在電機軸上，它在內(nèi)、外定子之間的氣隙中旋轉(zhuǎn)，電樞繞組的端側(cè)與換向器相連，通過電刷與外電路實現(xiàn)電氣連接。由于轉(zhuǎn)子內(nèi)、外側(cè)都需要有足夠的氣隙，所以磁阻大，磁勢利用率低。通常需采用高磁能積永磁材料作磁極。 圖1-1 空心杯轉(zhuǎn)子直流伺服電動機 空心杯轉(zhuǎn)子直流伺服電機性能特點是： A、低慣量。由于轉(zhuǎn)子無鐵芯，且薄壁細長，慣量極低，有超低慣量電機之稱。 B、靈敏度高。因轉(zhuǎn)子繞組散熱條件好，繞組的電流密度可取到30A/mm²，并且永久磁鋼體積大，可提高氣隙的磁通密度，所以力矩大。加上慣量又小，因而轉(zhuǎn)矩/慣量比很大，機電時間常數(shù)很小(最小的在1ms以下)，靈敏度高，快速性好。其始動電壓在100mV以下，可完成每秒鐘250次起—停循環(huán)。 C、損耗小，效率高。因轉(zhuǎn)子中無磁滯和渦流造成的鐵耗，所以效率可達80%或更高。 D、力矩波動小，低速運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲很小。由于繞組在氣隙中均勻分布，不存在齒槽效應，因此力矩傳遞均勻、波動小，故運轉(zhuǎn)時噪聲小，低速運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。 E、換向性能好，壽命長。由于杯形電樞無鐵芯，換向元件電感很小，幾乎不產(chǎn)生電火花，換向性能好，因此大大提高了電機的使用壽命。 這種形式的直流伺服電機的制造成本較高，大多用于高精度的自動控制系統(tǒng)及測量裝置等設(shè)備中，如電視攝像機、錄音機、X-Y函數(shù)記錄儀、機床控制系統(tǒng)等領(lǐng)域。 2)、盤形電樞直流伺服電機介紹 盤形電樞的特點是電樞的直徑遠大于長度，電樞有效導體沿徑向排列，定轉(zhuǎn)子間的氣隙為軸向平面氣隙，主磁通沿軸向通過氣隙，多采用永久磁鋼勵磁。 圓盤中電樞繞組可以是印制繞組或繞線式繞組，后者功率比前者大。印制繞組是采用與制造印制電路板相類似的工藝制成的，它可以是單片雙面或多片重疊的。繞線式繞組則是先繞成單個線圈，然后把全部線圈排列成盤形，再用環(huán)氧樹脂熱固化成型。圖1-2為印制繞組盤形電樞直流伺服電機結(jié)構(gòu)示意圖，它不單獨設(shè)置換換向器，而是利用靠近轉(zhuǎn)軸的電樞端部兼作換向器，但導體表面需另外鍍一層耐磨材料，以延長使用壽命。圖 1-3 為繞線式盤形伺服電機結(jié)構(gòu)示意圖。 圖1-3 繞線式繞組盤形伺服電動機結(jié)構(gòu)示意圖 盤形電樞直流伺服電機具有與杯形電樞類似的性能特點，表述如下： A、電機結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低。 B、起動轉(zhuǎn)矩大。由于電樞繞組全部在氣隙中，散熱良好，其繞組電流密度比一般普通的直流伺服電機高10倍以上，因此容許的起動電流大，起動轉(zhuǎn)矩也大。 C、力矩波動很小，低速運行穩(wěn)定，調(diào)速范圍廣而平滑，能在1：20的速比范圍內(nèi)可靠平穩(wěn)運行。這主要是由于這種電機沒有齒槽效應，以及電樞元件數(shù)、換向片數(shù)多的緣故。 D、換向性能好。電樞由非磁性材料組成，換向元件電感小，所以換向火花小。 E、電樞轉(zhuǎn)動慣量小，反應快，機電時間常數(shù)一般為10~15ms，屬于中等低慣量伺服電機。 3)、無槽電樞直流伺服電機介紹 無槽電樞直流電機的結(jié)構(gòu)和普通直流電機的差別僅僅是電樞鐵芯是光滑、無槽的圓柱體。電樞的制造是將敷設(shè)在光滑電樞鐵芯表面的繞組，用環(huán)氧樹脂固化成型并與鐵芯黏結(jié)在一起，其氣隙尺寸較大，比普通的直流電機大10倍以上，定子勵磁一般采用高磁能的永久磁鋼，圖1-4為無槽電樞直流伺服電機結(jié)構(gòu)示意圖。 圖1-4 無槽電樞直流伺服電機結(jié)構(gòu)示意圖 由于無槽直流電機在磁路上不存在齒部磁通密度飽和的問題，因此就有可能大大提高電機的氣隙磁通密度和減小電樞的外徑。無槽電樞直流電機主要用于要求快速動作、功率較大的系統(tǒng)，例如數(shù)控機床和雷達天線驅(qū)動等領(lǐng)域。