（1）直流伺服電機(jī)的特性及選用
? ? ? ?直流伺服電機(jī)通過電刷和換向器產(chǎn)生的整流作用，使磁場磁動勢和電樞電流磁動勢正交，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。其電樞大多為永久磁鐵。
? ? ? ?直流伺服電機(jī)具有較高的響應(yīng)速度、精度和頻率，優(yōu)良的控制特性等優(yōu)點(diǎn)。但由于使用電刷和換向器，故壽命較低，需要定期維修。
? ? ? ?60 年代研制出了小慣量直流伺服電機(jī)，其電樞無槽，繞組直接粘接固定在電樞鐵心上，因而轉(zhuǎn)動慣量小、反應(yīng)靈敏、動態(tài)特性好，適用于高速且負(fù)載慣量較小的場合，否則需根據(jù)其具體的慣量比設(shè)置精密齒輪副才能與負(fù)載慣量匹配，增加了成本。
? ? ? ?直流印刷電樞電動機(jī)是一種盤形伺服電機(jī)，電樞由導(dǎo)電板的切口成形，導(dǎo)體的線圈端部起換向器作用，這種空心式高性能伺服電機(jī)大多用于工業(yè)機(jī)器人、小型 NC 機(jī)床及線切割機(jī)床上。
? ? ? ?寬調(diào)速直流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是勵磁便于調(diào)整，易于安排補(bǔ)償繞組和換向極，電動機(jī)的換向性能得到改善，成本低，可以在較寬的速度范圍內(nèi)得到恒轉(zhuǎn)速特性。永久磁鐵的寬調(diào)速直流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)。有不帶制動器 a 和帶制動器 b 兩種結(jié)構(gòu)。
? ? ? ?電動機(jī)定子(磁鋼)1 采用矯頑力高、不易去磁的永磁材料(如鐵氧體永久磁鐵)、轉(zhuǎn)子(電樞)2 直徑大并且有槽，因而熱容量大，結(jié)構(gòu)上又采用了通常凸極式和隱極式永磁電動機(jī)磁路的組合，提高了電動機(jī)氣隙磁通密度。同時，在電動機(jī)尾部裝有高精密低紋波的測速發(fā)電機(jī)，并可加裝光電編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器及制動器，為速度環(huán)提供了較高的增量，能獲得優(yōu)良的低速剛度和動態(tài)性能。
? ? ? ?日本發(fā)那科(FANUC)公司生產(chǎn)的用于工業(yè)機(jī)器人、CNC 機(jī)床、加工中心(MC)的 L 系列(低慣量系列)、M 系列(中慣量系列)和 H 系列(大慣量系列直流伺服電機(jī)）。其中 L 系列適合于頻繁啟動、制動場合應(yīng)用，M 系列是在 H 系列的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其慣量較 H 系列小，適合于晶體管脈寬調(diào)制(PWM)驅(qū)動，因而提高了整個伺服系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。而 H 系列是大慣量控制用電動機(jī)，它有較大的輸出功率，采用六相全波晶閘管整流驅(qū)動。表中電動機(jī)型號帶有
? ? ? ?H 標(biāo)志(如 30MH)的表示該電動機(jī)裝有熱管冷卻器，該電動機(jī)的有效尺寸與不帶熱管冷卻器的同型號的相同，但其額定轉(zhuǎn)矩大。
? ? ? ?寬調(diào)速直流伺服電機(jī)應(yīng)根據(jù)負(fù)載條件來選擇。加在電動機(jī)軸上的有兩種負(fù)載，即負(fù)載轉(zhuǎn)矩和負(fù)載慣量。當(dāng)選用電動機(jī)時，必須正確地計(jì)算負(fù)載，即必須確認(rèn)電動機(jī)能滿足下列條件：
1）在整個調(diào)速范圍內(nèi)，其負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)在電動機(jī)連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩范圍以內(nèi)；
2）工作負(fù)載與過載時間應(yīng)在規(guī)定的范圍以內(nèi)；
3）應(yīng)使加速度與希望的時間常數(shù)一致。
? ? ? ?一般講，由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩起減速作用，如果可能，加、減速應(yīng)選取相同的時間常數(shù)。
? ? ? ?值得提出的是慣性負(fù)載值對電動機(jī)靈敏度和快速移動時間有很大影響。對于大的慣性負(fù)載，當(dāng)指令速度變化時，電動機(jī)達(dá)到指令速度需要的時間長些。如果負(fù)載慣量達(dá)到轉(zhuǎn)子慣量的三倍，靈敏度要受到影響，當(dāng)負(fù)載慣量比轉(zhuǎn)子慣量大三倍時響應(yīng)時間將降低很多，而當(dāng)慣量大大超過時，伺服放大器就不能在正常條件范圍內(nèi)調(diào)整，必須避免使用這種慣性負(fù)載。
（2）直流伺服電機(jī)與驅(qū)動
? ? ? ?直流伺服電機(jī)為直流供電，為調(diào)節(jié)電動機(jī)轉(zhuǎn)速和方向,需要對其直流電壓的大小和方向進(jìn)行控制。目前常用晶體管脈寬調(diào)速驅(qū)動和晶閘管直流調(diào)速驅(qū)動兩種方式。
? ? ? ?晶閘管直流驅(qū)動方式主要通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置控制晶閘管的觸發(fā)延遲角(控制電壓的大小)來移動觸發(fā)脈沖的相位，從而改變整流電壓的大小，使直流電動機(jī)電樞電壓的變化易于平滑調(diào)速。由于晶閘管本身的工作原理和電源的特點(diǎn)，導(dǎo)通后是利用交流(50Hz)過零來關(guān)閉的，因此在低整流電壓時，其輸出是很小的尖峰值(三相全波時每秒 300 個)的平均值，從而造成電流的不連續(xù)性。而采用脈寬調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)，其開關(guān)頻率高(通常達(dá) 2000~3000Hz)，伺服機(jī)構(gòu)能夠響應(yīng)的頻帶范圍也較寬，與晶閘管相比，其輸出電流脈動非常小，接近于純直流。
（3）PWM 直流調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)原理
? ? ? ?為使電動機(jī)實(shí)現(xiàn)雙向調(diào)速，多采用下圖所示橋式電路，其工作原理與線性放大橋式電路相似。電橋由四個大功率晶體管 VT1~VT4 組成。如果在 VT1 和 VT3 的基極上加以正脈沖的同時，在 VT2 和 VT4 的基極上加負(fù)脈沖，這時 VT1 和 VT4 導(dǎo)通，VT2 和 VT4 截止，電流沿 +90V→c→VT1→d→M→b→VT3→a→0V 的路徑流通。設(shè)此時電動機(jī)的轉(zhuǎn)向?yàn)檎?。反之，如果在晶體管 VT1 和 VT3 的基極上加負(fù)脈沖，在 VT2 和 VT4 的基極上加正脈沖，則 VT2 和
?
? ? ? ?VT4 導(dǎo)通，VT1 和 VT3 截止，電流沿+90V→c→VT2→b→M→d→VT4→a→0V 的路徑流通，電流的方向與前一情況相反，電動機(jī)反向旋轉(zhuǎn)。顯然，如果改變加到 VT1 和 VT3、VT2 和 VT4 這兩組管子基極上控制脈沖的正負(fù)和導(dǎo)通率，就可以改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。
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