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机 电 学 院第 3章 动 力 系 统 设 计 3.1 动 力 元 件 的 种 类 和 主 要 特 性 3.2 动 力 元 件 的 选 择 与 计 算 机 电 学 院教 学 目 标 1.了 解 常 用 的 动 力 元 件 及 特 性 2.掌 握 动 力 元 件 的 选 择 与 计 算 方 法 机 电 学 院3.1 动 力 元 件 的 种 类 和 主 要 特 性 动 力 元 件 （ 执 行 元 件 ） 是 处 于 机 电 一 体 化 系 统 的机 械 运 行 机 构 与 微 电 子 控 制 装 置 的 接 点 （ 联 接 ）部 位 的 能 量 转 换 元 件 。 它 能 在 微 电 子 装 置 的 控 制 下 ， 将 输 入 的 各 种 形 式 的 能 量转 换 为 机 械 能 ， 例 如 电 动 机 、 电 磁 铁 、 继 电 器 、 液 动 机 、油 （ 气 缸 ） 、 内 燃 机 等 分 别 把 输 入 的 电 能 、 液 压 能 、 气 压能 和 化 学 能 转 换 为 机 械 能 。 机 电 学 院 电 机 机 械 执 行 部 件A相 、 B相C相 、 f、 nCNC插 补 指 令 脉 冲 频 率 f脉 冲 个 数 n换 算 脉 冲 环 形分 配 变 换 功 率放 大电 机 机 电 学 院3.1.1 执 行 元 件 的 种 类 及 特 点执行元件 电 磁 式液 压 式气 压 式其 它 电 动 机电 磁 铁 及 其 它 交 流 (AC)伺 服 电 动 机直 流 (DC)伺 服 电 动 机步 进 电 动 机其 它 电 动 机油 缸液 压 马 达气 缸气 动 马 达 与 材 料 有 关 压 电 元 件形 状 记 忆 合 金双 金 属 片 机 电 学 院(1)电 气 式 执 行 元 件 电 气 式 执 行 元 件 包 括 控 制 用 电 动 机 (步 进 电 动 机 、 Dc和 Ac伺 服 电 动 机 )、 静 电 电 动 机 、 磁 致 伸 缩 器 件 、 压 电 元 件 、超 声 波 电 动 机 以 及 电 磁 铁 等 。 要 求 ：v稳 速 运 转 性 能 ；v具 有 良 好 的 加 速 、 减 速 性 能 ；v伺 服 性 能 等 动 态 性 能 ；v频 繁 使 用 时 的 适 应 性 ； v便 于 维 修 性 能 。 机 电 学 院电 气 式 执 行 元 件 中 微 量 位 移 用 器 件 ： 电 磁 铁 是 由 线 圈 和 衔 铁 两 部 分 组 成 ， 结 构 简 单 ， 由 于 是单 向 驱 动 ， 故 需 用 弹 簧 复 位 ， 用 于 实 现 两 固 定 点 间 的 快 速驱 动 ； 压 电 驱 动 器 是 利 用 压 电 晶 体 的 压 电 效 应 来 驱 动 运 行 机 构作 微 量 位 移 的 ； 电 热 驱 动 器 是 利 用 物 体 (如 金 属 棒 )的 热 变 形 来 驱 动 运 行机 构 的 直 线 位 移 ， 用 控 制 电 热 器 (电 阻 )的 加 热 电 流 来 改 变位 移 量 ， 由 于 物 体 的 线 膨 胀 量 有 限 ， 位 移 量 当 然 很 小 ， 可用 在 机 电 一 体 化 产 品 中 实 现 微 量 进 给 。 机 电 学 院(2)液 压 式 执 行 元 件 液 压 式 执 行 元 件 主 要 包 括 往 复 运 动 的 油 缸 、 回 转 油 缸 、 液压 马 达 等 ， 其 中 油 缸 占 绝 大 多 数 。 新 型 数 字 式 液 压 式 执 行 元 件 ， 例 如 电 -液 伺 服 马 达 和 电 -液步 进 马 达 最 大 优 点 是 ： 比 电 动 机 的 转 矩 大 ， 可 以 直 接 驱 动 运 行 机 构 ； 转 矩 /惯 量 比 大 ， 过 载 能 力 强 ， 适 合 于 重 载 的 高 加 减 速 驱动 。 电 -液 式 马 达 在 强 力 驱 动 和 高 精 度 定 位 时 性 能 好 ， 而 且 使 用 方 便 。 机 电 学 院(3)气 压 式 执 行 元 件 气 压 式 执 行 元 件 除 了 用 压 缩 空 气 作 工 作 介 质 外 ， 与 液 压 式执 行 元 件 无 什 么 区 别 。 具 有 代 表 性 的 气 压 执 行 元 件 有 气缸 、 气 压 马 达 等 。 由 于 空 气 粘 性 差 ， 具 有 可 压 缩 性 ， 故 不 能 在 定 位 精 度 较 高的 场 合 使 用 。 机 电 学 院 机 电 学 院3.1.2 对 执 行 元 件 的 基 本 要 求（ 1） 惯 量 小 ， 动 力 大 。 表 征 执 行 元 件 惯 量 的 性 能 指 标 ： m(直 线 运 动 ） 、 转 动 惯 量 J（ 回 转 运 动 ） 表 征 输 出 动 力 的 性 能 指 标 ： 推 力 F、 转 矩 T、 功 率 P 对 直 线 运 动 ： a=F/m； 对 回 转 运 动 ： P=T， =T/J。 即 加 速度 a与 角 加 速 度 表 征 了 执 行 元 件 的 加 速 性 能 。 比 功 率 ： 表 征 动 力 大 小 的 综 合 指 标 ， 包 含 功 率 、 加 速 性 能 与转 速 三 种 因 素 ， 即 比 功 率 P /=T 2/J 机 电 学 院3.1.2 对 执 行 元 件 的 基 本 要 求（ 2） 体 积 小 ， 重 量 轻 :用 功 率 密 度 或 比 功 率 密 度 来 评 价 功 率 密 度 P/G； 比 功 率 密 度 (T2/J)/G， 其 中 G为 执 行元 件 重 量 。（ 3） 安 装 方 便 、 便 于 维 修 维 护 。 最 好 不 要 维 修 ， 无 刷 DC及 AC伺 服 电 机 走 向 无 维 修（ 4） 易 于 实 现 自 动 化 控 制 ： 主 流 是 电 气 式 。 其 次 是 液 压 式和 气 压 式 (在 驱 动 接 口 中 需 要 增 加 电 -液 或 电 -气 变 换 环 节 )。内 燃 机 定 位 运 动 的 微 机 控 制 较 难 ， 故 通 常 仅 被 用 于 交 通 运输 机 械 。 机 电 学 院3.1.3 机 电 系 统 常 用 的 控 制 电 动 机 控 制 用 电 动 机 有 力 矩 电 动 机 、 脉 冲 （ 步 进 ） 电 动 机 、 变 频调 速 电 动 机 、 开 关 磁 阻 电 动 机 和 各 种 AC/DC电 动 机 等 。 控制 用 电 动 机 是 电 气 伺 服 控 制 系 统 的 动 力 部 件 ， 是 将 电 能 转换 为 机 械 能 的 一 种 能 量 转 换 装 置 。 由 于 其 可 在 很 宽 的 速 度和 负 载 范 围 内 进 行 连 续 、 精 确 的 控 制 ， 因 而 在 各 种 机 电 一体 化 系 统 中 得 到 广 泛 应 用 。 机 电 学 院 控 制 用 电 动 机 有 回 转 和 直 线 驱 动 电 动 机 ， 通 过 电 压 、 电流 、 频 率 (包 括 指 令 脉 冲 )等 控 制 ， 实 现 定 速 、 变 速 驱 动 或反 复 起 动 、 停 止 的 增 量 驱 动 以 及 复 杂 的 驱 动 ， 而 驱 动 精 度随 驱 动 对 象 的 不 同 而 不 同 。 机 电 一 体 化 系 统 中 常 用 的 控 制用 电 动 机 是 指 能 提 供 正 确 运 动 或 较 复 杂 动 作 的 电 动机 。 机 电 学 院 伺 服 系 统 定 义 以 移 动 部 件 的 位 置 和 速 度 作 为 控制 量 的 自 动 控 制 系 统 . 伺 服 系 统 的 作 用 : 接 受 机 电 装 置 发 来 的 进 给 脉 冲 指 令 信 号 ， 经 过 信 号 变 换 和 电压 、 功 率 放 大 由 执 行 元 件 (伺 服 电 机 )将 其 转 换 成 角 位 移 或 直 线 位 移 ， 驱 动 运 动 部 件 实 现 加 工 所 需 要 的 运 动 . 伺 服 系 统 是 自 动 控 制 系 统 的 一 类 ， 它 的 输 出 变 量 通 常 是 机 械或 位 置 的 运 动 ， 根 本 任 务 是 实 现 执 行 机 构 对 给 定 指 令 的 准 确 跟踪 ， 即 实 现 输 出 变 量 的 某 种 状 态 能 够 自 动 、 连 续 、 精 确 地 复 现输 入 指 令 信 号 的 变 化 规 律 。 一 、 伺 服 系 统（ 一 ） 概 念 机 电 学 院 （ 二 )、 伺 服 系 统 的 基 本 组 成 由 以 下 4部 分 组 成 ： 控 制 器 ； 功 率 驱 动 装 置 ； 检 测 反 馈 装 置 ； 伺 服 电 机 (M). 例 ： 数 控 机 床 伺 服 系 统 机 电 学 院伺 服 系 统 结 构 图 机 电 学 院1、 开 环 伺 服 系 统 (1)组 成 ： 步 进 电 机 ； 驱 动 控 制 电 路 (控 制器 ). 机 电 学 院1、 开 环 伺 服 系 统(2)开 环 伺 服 系 统 特 点 没 有 位 置 和 速 度 反 馈 回 路 ; 设 备 投 资 低 ， 调 试 维 修 方 便 ; 精 度 差 ； 高 速 扭 矩 小 .(3)开 环 伺 服 系 统 应 用 场 合 中 、 低 档 数 控 机 床 ; 普 通 机 床 数 控 改 造 . 机 电 学 院2、 闭 环 与 半 闭 环 伺 服 系 统 (1)闭 环 伺 服 系 统 组 成 示 意 图 组 成 ： 控 制 器 ； 功 率 驱 动 电 路 ； 检 测 反 馈 装 置 ； 伺 服 电 机 . 机 电 学 院 (2)闭 环 伺 服 系 统 的 特 点 精 度 高 位 置 测 量 没 有 中 间 环 节 ， 可 通 过 闭 环 控 制 消 除 整 个 环 内 传 动链 的 全 部 累 积 误 差 . 闭 环 伺 服 系 统 的 位 置 检 测 装 置 安 装 在 机 床 的 工 作 台 上 ， 检测 装 置 测 出 实 际 位 移 量 或 者 实 际 所 处 位 置 ， 并 将 测 量 值 反 馈 给CNC装 置 ， 与 指 令 进 行 比 较 ， 求 得 差 值 ， 依 此 构 成 闭 环 位 置 控制 ， 直 到 差 值 为 零 . 结 构 复 杂 、 调 整 困 难 由 于 闭 环 系 统 位 置 环 内 包 含 的 机 械 传 动 部 件 比 较 多 ,因 此 闭环 系 统 结 构 复 杂 、 调 整 困 难 . 机 电 学 院(3)半 闭 环 与 闭 环 伺 服 系 统 区 别 半 闭 环 位 置 检 测 装 置 安 装 位 置 ：注 意 :半 闭 环 位 置 检 测装 置 安 装 位 置 在 滚珠 丝 杠 或 电 机 轴 上 ,而 不 是 工 作 台 上 . 半 开 环 系 统 机 电 学 院(3)半 闭 环 与 闭 环 伺 服 系 统 区 别 精 度 较 低 传 动 链 有 一 部 分 在 位 置 闭 环 以 外 ， 其 传 动 误 差 没 有 得 到系 统 的 补 偿 ， 因 而 半 闭 环 伺 服 系 统 的 精 度 低 于 闭 环 系 统 . 调 整 比 较 容 易(4)半 闭 环 和 闭 环 伺 服 系 统 应 用 场 合 注 意 : 半 闭 环 系 统 应 用 较 多 ,闭 环 系 统 一 般 只 用 在 精 度 要 求 较高 的 大 型 数 控 机 床 上 . 机 电 学 院图 伺 服 电 动 机 控 制 方 式 的 基 本 形 式 机 电 学 院 为 实 现 运 动 、 功 率 /能 量 、 控 制 运 动 方 式 的 转 换 ，对 伺 服 控 制 电 动 机 提 出 了 一 些 基 本 要 求 。（ 1） 性 能 密 度 大 。 即 功 率 密 度 Pw=P/G 或 比 功 率 密 度 Pbw=(T2/J)/G 大 。（ 2） 快 速 性 好 。 即 加 速 转 矩 大 、 频 响 特 性 好 。（ 3） 位 置 控 制 与 速 度 控 制 精 度 高 、 调 速 范 围 大 、 低 速 平 稳性 好 、 分 辨 率 高 以 及 振 动 噪 音 小 。（ 4） 能 适 应 频 繁 启 动 ， 可 靠 性 高 、 寿 命 长 。（ 5） 易 于 与 计 算 机 对 接 ， 实 现 计 算 机 控 制 。（ 二 ） 、 机 电 系 统 对 伺 服 控 制 电 动 机 的 基 本 要 求 机 电 学 院二 、 常 用 电 动 机 的 种 类 、 特 点 及 选 用 在 机 电 一 体 化 系 统 中 使 用 两 类 电 动 机 ,一 类 为 动 力 用 电 动机 ,如 感 应 式 异 步 电 动 机 和 同 步 电 动 机 等 ;另 一 类 为 控 制 用电 动 机 ,如 力 矩 电 动 机 、 脉 冲 电 动 机 、 开 关 磁 阻 电 动 机 、变 频 调 速 电 动 机 和 各 种 AC/DC电 动 机 等 。 不 同 的 应 用 场 合 ， 对 控 制 用 电 动 机 性 能 密 度 的 要 求 也 有 所不 同 ： 对 于 起 停 频 率 低 (如 几 十 次 分 )， 但 要 求 低 速 平 稳 和 扭矩 脉 动 小 ， 高 速 运 行 时 振 动 、 噪 声 小 ， 在 整 个 调 速 范 围 内均 可 稳 定 运 动 的 机 械 ， 如 NC工 作 机 械 的 进 给 运 动 、 机 器 人的 驱 动 系 统 ， 其 功 率 密 度 是 主 要 的 性 能 指 标 ； 对 于 起 停 频 率 高 (如 数 百 次 分 )， 但 不 特 别 要 求 低 速 平稳 性 的 产 品 ， 如 高 速 打 印 机 、 绘 图 机 、 打 孔 机 、 集 成 电 路焊 接 装 置 等 主 要 的 性 能 指 标 是 高 比 功 率 。 在 额 定 输 出 功 率 相 同 的 条 件 下 ,交 流 伺 服 电 动 机 的 比 功 率最 高 、 直 流 伺 服 电 动 机 次 之 、 步 进 电 动 机 最 低 。 机 电 学 院 机 电 学 院 机 电 学 院 伺 服 电 动 机 优 缺 点 比 较 机 电 学 院 机 电 学 院 机 电 学 院 机 电 学 院 机 电 学 院3.1.4 步 进 电 动 机 及 其 驱 动一 、 步 进 电 动 机 的 特 点 与 种 类 1. 步 进 电 动 机 的 特 点 步 进 电 动 机 又 称 脉 冲 电 动 机 。 它 是 将 电 脉 冲 信 号 转 换 成 机械 角 位 移 的 执 行 元 件 。 输 入 一 个 电 脉 冲 就 转 动 一 步 ， 即 每 当 电 动 机 绕 组 接 受 一 个 电脉 冲 ， 转 子 就 转 过 一 个 相 应 的 步 距 角 。 转 子 角 位 移 的 大 小 及转 速 分 别 与 输 入 的 电 脉 冲 数 及 频 率 成 正 比 ， 并 在 时 间 上 与 输入 脉 冲 同 步 。 只 要 控 制 输 入 电 脉 冲 的 数 量 、 频 率 以 及 电 动 机 绕 组 通 电 相 序即 可 获 得 所 需 的 转 角 、 转 速 及 转 向 ， 很 容 易 用 微 机 实 现 数 字控 制 。 机 电 学 院一 、 步 进 电 动 机 的 特 点 与 种 类步 进 电 动 机 具 有 以 下 特 点 ： 步 进 电 动 机 的 工 作 状 态 不 易 受 各 种 干 扰 因 素 的 影 响 (如 电源 电 压 的 波 动 、 电 流 的 大 小 与 波 形 的 变 化 、 温 度 等 )的 影 响 ，只 要 在 它 们 的 大 小 未 引 起 步 进 电 动 机 产 生 “ 丢 步 ” 现 象 之 前 ，就 不 影 响 其 正 常 工 作 ； 步 进 电 动 机 的 步 距 角 有 误 差 ， 转 子 转 过 一 定 步 数 以 后 也 会出 现 累 积 误 差 ， 但 转 子 转 过 一 转 以 后 ， 其 累 积 误 差 变 为“ 零 ” ， 因 此 不 会 长 期 积 累 ； 控 制 性 能 好 ,在 起 动 、 停 止 、 反 转 时 不 易 “ 丢 步 ” 。 不 需 要 传 感 器 进 行 反 馈 ， 可 以 进 行 开 环 控 制 ； 缺 点 是 能 量 效 率 较 低 。 因 此 ， 步 进 电 动 机 被 广 泛 应 用 于 开 环 控 制 的 机 电 一 体 化 系 统 ， 使 系 统 简 化 ， 并 可 靠 地 获 得 较 高 的 位 置 精 度 。步 进 电 动 机 与 DC和 AC伺 服 电 动 机 相 比 其 转 矩 、效 率 、 精 度 、 高 速 性 比 较 差 ， 但 步 进 电 动 机 具有 低 速 时 转 矩 大 、 速 度 控 制 比 较 简 单 、 外 形 尺寸 小 等 优 点 ， 所 以 在 办 公 室 自 动 化 方 面 的 打 印机 、 绘 图 机 、 复 印 机 等 机 电 一 体 化 产 品 中 得 到广 泛 使 用 ， 在 工 厂 自 动 化 方 面 也 可 代 替 低 档 的DC伺 服 电 动 机 。 机 电 学 院一 、 步 进 电 动 机 的 特 点 与 种 类2、 开 环 步 进 伺 服 系 统 的 工 作 原 理 组 成 : 步 进 电 机 驱 动 电 路步 进 电 机 接 受 驱 动 电 路 控 制 ， 将 进 给 脉 冲 序 列 转 换 成 为 具 有一 定 方 向 、 大 小 和 速 度 的 机 械 转 角 位 移 ， 并 通 过 齿 轮 和 丝 杠 带 动 工 作 台 移 动 . 机 电 学 院l 驱 动 速 度 ： 进 给 脉 冲 的 频 率 代 表 了 驱 动 速 度 ；l 位 移 量 ： 脉 冲 的 数 量 代 表 了 位 移 量 ；l 运 动 方 向 ： 步 进 电 机 的 各 相 通 电 顺 序 来 决 定 ； 注 意 ： 由 于 开 环 步 进 式 伺 服 系 统 系 统 没 有 反 馈 检 测 环 节 ， 其 精 度主 要 由 步 进 电 机 来 决 定 ， 速 度 也 受 到 步 进 电 机 性 能 的 限 制 .2、 开 环 步 进 伺 服 系 统 的 工 作 原 理 机 电 学 院3. 步 进 电 动 机 的 种 类(1)按 转 矩 产 生 原 理 分 可 变 磁 阻 (VR-Variable Reluctance),也 叫 反 应 式 步 进 电 动机 永 磁 (PM-Permanent Magnet)型 混 合 (HB-Hybrid)型(2)按 输 出 力 矩 大 小 分 伺 服 式 ： 输 出 力 矩 小 于 1(Nm)只 能 驱 动 较 小 的 负载 ,与 液 压 扭 矩 放 大 器 配 合 驱 动 较 大 的 负 载 . 功 率 式 ： 输 出 力 矩 在 5 50Nm以 上 ， 可 以 直 接 驱 动机 床 工 作 台 等 较 大 的 负 载 . 机 电 学 院 (3)按 定 子 数 分 单 定 子 式 ； 双 定 子 式 ； 三 定 子 式 ； 多 定 子 式 . (4)按 各 相 绕 组 分 布 分 径 向 分 相 式 ： 电 机 各 相 按 圆 周 依 次 排 列 ; 轴 向 分 相 式 ： 电 机 各 相 按 轴 向 依 次 排 列 ； (5) 按 相 数 分 三 相 ； 四 相 ； 五 相 ； 六 相 .3. 步 进 电 动 机 的 种 类 机 电 学 院3. 步 进 电 动 机 的 种 类1） 可 变 磁 阻 (VR-Variable Reluctance)型 该 类 电 动 机 由 定 子 绕 组 产 生 的 反 应 电 磁 力 吸 引 用 软 磁 钢 制成 的 齿 形 转 子 作 步 进 驱 动 ， 故 又 称 反 应 式 步 进 电 动 机 。 其结 构 原 理 如 图 所 示 。 其 定 子 1与 转 子 2由 铁 心 构 成 ， 没 有 永久 磁 铁 ， 定 子 上 嵌 有 线 圈 ， 转 子 朝 定 子 与 转 子 之 间 磁 阻 最小 方 向 转 动 ， 并 由 此 而 得 名 可 变 磁 型 。 此 类 电 动 机 的 转 子 结 构 简 单 、 转 子 直 径 小 ， 有 利 于 高 速响 应 。 由 于 VR型 步 进 电 动 机 的 铁 心 无 极 性 ， 故 不 需 改 变 电流 极 性 ， 多 为 单 极 性 励 磁 。 机 电 学 院2) 永 磁 (PM-Permanent Magnet)型 PM型 步 进 电 动 机 的 转 子 2采 用 永 久 磁 铁 、 定 子 1采 用 软 磁 钢制 成 ， 绕 组 3轮 流 通 电 ， 建 立 的 磁 场 与 永 久 磁 铁 的 恒 定 磁场 相 互 吸 引 与 排 斥 产 生 转 矩 。 其 结 构 如 图 所 示 。 这 种 电 动 机 由 于 采 用 了 永 久 磁 铁 ， 即 使 定 子 绕 组 断 电 也 能保 持 一 定 转 矩 ， 故 具 有 记 忆 能 力 ， 可 用 做 定 位 驱 动 。 PM型 电 动 机 的 特 点 是 励 磁 功 率 小 、 效 率 高 、 造 价 低 ， 因 此需 要 量 也 大 。 由 于 转 子 磁 铁 的 磁 化 间 距 受 到 限 制 ， 难 于 制造 ， 故 步 距 角 较 大 。 与 VR型 相 比 转 矩 大 ， 但 转 子 惯 量 也 较大 。 机 电 学 院3) 混 合 (HB-Hybrid)型 该 型 步 进 电 机 不 仅 具 有 VR型 步 进 电 动 机 步 距 角 小 、 响 应频 率 高 的 优 点 ， 而 且 还 具 有 PM型 步 进 电 动 机 励 磁 功 率 小 、效 率 高 的 优 点 。 它 的 定 子 与 VR型 没 有 多 大 差 别 ， 只 是 在相 数 和 绕 组 接 线 方 面 有 其 特 殊 的 地 方 ， 例 如 ， VR型 一 般都 做 成 集 中 绕 组 的 形 式 ， 每 极 上 放 有 一 套 绕 组 ， 相 对 的 两极 为 一 相 ， 而 HB型 步 进 电 动 机 的 定 子 绕 组 大 多 数 为 四 相 ，而 且 每 极 同 时 绕 两 相 绕 组 或 采 用 桥 式 电 路 绕 一 相 绕 组 ， 按正 反 脉 冲 供 电 。 HB型 的 电 动 机 由 转 子 铁 心 的 凸 极 数 和 定 子 的 副 凸 极 数 决定 步 距 角 的 大 小 ， 可 制 造 出 步 距 角 较 小 (0.9 3.6 )的 电动 机 。 永 久 磁 铁 也 可 磁 化 轴 向 的 两 极 ， 可 使 用 轴 向 各 向 异性 磁 铁 制 成 高 效 电 动 机 。 机 电 学 院 常 见 步 进 电 机 外 形 构 造 二 、 (反 应 式 )步 进 电 动 机 的 工 作 原 理 机 电 学 院 步 进 电 机 的 内 部 构 造 . 步 进 电 机 驱 动 器 机 电 学 院 主 要 有 以 下 2部 分 : 定 子 : 铁 心 ； 绕 组 . 转 子 . 二 、 步 进 电 动 机 的 工 作 原 理下 图 是 一 典 型 的 径 向 三 相 反 应 式 旋 转 步 进 电 机 结 构 原 理 图 . 机 电 学 院定 子 : 定 子 上 有 6个 均 匀 分布 的 磁 极 ； 每 个 磁 极 上 绕 有 励 磁绕 组 . 两 相 对 的 磁 极 上 的 绕组 串 联 在 一 起 ， 构 成一 相 控 制 绕 组 .形 成 三对 磁 极 . 二 、 步 进 电 动 机 的 工 作 原 理 机 电 学 院 步 进 电 机 可 构成 A、 B、 C三 相控 制 绕 组 . 定 子 的 每 个 磁极 正 对 转 子 的圆 弧 面 上 都 均匀 分 布 着 5个 小齿 ， 齿 与 槽 的宽 度 相 等 .二 、 步 进 电 动 机 的 工 作 原 理 机 电 学 院 转 子 : 转 子 上 无 绕 组 ，只 有 均 匀 分 布的 40个 小 齿 ，大 小 、 间 距 与定 子 相 同 ， 齿间 夹 角 为 9 .二 、 步 进 电 动 机 的 工 作 原 理 机 电 学 院 三 相 定 子 磁 极 上 的 小 齿 在 空 间 位 置 上 与 转 子 依 次 错开 1/3个 齿 距 ， 请 看 上 图 . 当 A相 磁 极 上 的 小 齿 与 转 子 上 的 小 齿 对 齐 时 ， B相 磁极 上 的 小 齿 刚 好 超 前 (或 滞 后 )1/3齿 .即 3 . C相 磁 极 上 的 小 齿 超 前 (或 滞 后 )2/3个 齿 ， 即 6 .二 、 步 进 电 动 机 的 工 作 原 理 机 电 学 院注 意 : 转 子 上 圆 周 均 匀 分 布 着40个 小 齿 ; 定 子 磁 极 上 的 小 齿 相 对转 子 小 齿 在 空 间 位 置 上依 次 错 开 1/3个 齿 距 ， 机 电 学 院 (1)步 进 电 机 的 通 电 方 式 通 电 方 法 ： 各 相 轮 流 通 电 .当 某 一 相 通 电 时 ,其 它 相 必 须 断 电 . 定 子 有 3种 通 电 方 式 : 每 种 通 电 方 式 都 能 变换 轮 回 方 向 . 3种 通 电 方 式 如 下 : 单 相 轮 流 通 电 ; 双 相 轮 流 通 电 ; 单 、 双 相 轮 流 通 电 . 单 相 轮 流 通 电 (三 相 单 三 拍 ) 顺 时 针 轮 回 A B C A 逆 时 针 轮 回 A C B A 完 成 一 次 通 电 状 态 循 环 ,转 子 走 3步 ,称 三 拍 .故 对三 相 步 进 电 机 来 说 ， 称 此 通 电 方 式 为 三 相 单 三 拍 .二 、 步 进 电 动 机 的 工 作 原 理 机 电 学 院 双 相 轮 流 通 电 (三 相 双 三 拍 ) 顺 时 针 轮 回 AB BC CA AB 逆 时 针 轮 回 BA AC CB BA 完 成 一 次 通 电 状 态 循 环 ， 转 子 仍 走 3步 ， 也 称 三 拍 ，但 此 时 有 两 相 通 电 .故 对 三 相 步 进 电 机 来 说 ， 称 此通 电 方 式 为 三 相 双 三 拍 . 单 、 双 相 轮 流 通 电 (三 相 六 拍 ) 顺 时 针 轮 回 A AB B BC C CA A 逆 时 针 轮 回 A AC C CB B BA A 完 成 一 次 通 电 状 态 循 环 ， 转 子 需 走 6步 ， 称 六 拍 .故 对 三 相 步 进 电 机 来 说 ， 称 此 通 电 方 式 为 三 相 六 拍 .二 、 步 进 电 动 机 的 工 作 原 理 机 电 学 院 步 进 电 机 的 工 作 原 理 实际 上 是 电 磁 铁 的 作 用 原 理 . 首 先 ,让 我 们 来 看 一 下 一 个最 简 单 的 步 进 电 机 ,也 就 是 只有 4个 齿 的 步 进 电 机 . 二 、 步 进 电 动 机 的 工 作 原 理 机 电 学 院 二 、 步 进 电 机 的 工 作 原 理 三 相 单 三 拍 顺 时 针 转 : 按 顺 序 A B C A通 电 ， 由 于 在 磁 场 作 用 下 ,转 子 总 是 力 图 旋 转 到 磁 阻最 小 的 位 置 ， 故 在 这 种 情况 下 ,转 子 必 然 转 到 图 所示 位 ,1、 3齿 与 A、 A 极对 齐 . C A BB CA34 1 2 机 电 学 院 同 理 ,B相 通 电 时 ,转 子 会 转 过 30角 ， 2、 4齿 与 B、 B磁 极 轴线 对 齐 ； 当 C相 通 电 时 ， 转 子 再 转 过 30角 ， 1、 3齿 和 C、 C磁 极 轴 线 对 齐 . 机 电 学 院 这 种 工 作 方 式 下 , 三 个 绕 组 轮 流 通 电 一 次 为 一 个 循 环 周 期 , 一 个 循 环 周 期 包 括 三 个 工 作 脉 冲 ， 所 以 称 为 三 相 单 三 拍 工作 方 式 . 按 AB C A 的 顺 序 给 三 相 绕 组 轮 流 通电 ， 转 子 便 一 步 一 步 按 顺时 针 转 动 起 来 .每 一 拍 转 过 30 (步 距 角 )， 每 个 通 电循 环 周 期 (3拍 )转 过 90 (一 个 齿 距 角 ). 机 电 学 院 逆 时 针 转 : 按 A C B A顺 序通 电 ,首 先 给 A相 通电 ,由 于 在 磁 场 作 用下 , 转 子 必 然 转 到右 图 所 示 位 ,1、 3齿与 A、 A 极 对 齐 . C A BB CA34 1 2二 、 步 进 电 动 机 的 工 作 原 理 机 电 学 院 同 理 ,C相 通 电 时 ,转 子 会 转 过 30角 ， 2 ,4 齿 与 C、 C磁 极 轴 线 对 齐 ； 当 B相 通 电 时 ， 转 子 再 转 过 30角 ， 1、 3齿和 B、 B磁 极 轴 线 对 齐 .二 、 步 进 电 动 机 的 工 作 原 理 机 电 学 院 按 ACBA 的 顺 序 给 三 相 绕 组 轮 流 通电 ， 转 子 便 一 步 一 步 逆 时针 转 动 起 来 .与 顺 时 针 转 动相 似 每 一 拍 转 过 30 (步 距角 )， 每 个 通 电 循 环 周 期 (3拍 )转 过 90 (一 个 齿 距 角 ).二 、 步 进 电 动 机 的 工 作 原 理 机 电 学 院 结 论 (三 相 单 三 拍 ): 三 相 反 应 式 步 进 电 动 机 运 行 时 ,每 个 循 环 周 期 分为 3拍 . 每 拍 转 子 转 过 30（ 步 距 角 ） ,一 个 通 电 循 环 周 期 (3拍 )转 子 转 过 90 (齿 距 角 ). 注 意 : 运 行 不 稳 定 ,易 失 步 (切 换 瞬 间 ,各 相 都 断 电 而 没 有 自 锁 转 矩 ) 精 度 低 . 单 三 拍 与 六 拍 驱 动 方 式 相 比 步 进 角 大 .二 、 步 进 电 动 机 的 工 作 原 理 机 电 学 院 按 AABBBCCCA的 顺序 给 三 相 绕 组 轮 流 通 电 .这 种 方 式可 以 获 得 更 精 确 的 控 制 特 性 . A相 通 电 ,转 子 1、 3齿 与 A、 A对 齐 . A、 B相 同 时 通 电 ,A、 A 磁 极 拉 住 1、3齿 ， B、 B 磁 极 拉 住 2、 4齿 ， 转子 转 过 15， 到 达 右 图 所 示 位 置 .二 、 步 进 电 动 机 的 工 作 原 理 机 电 学 院 B 相 通 电 ， 转 子 2、 4齿与 B、 B 对 齐 ,又 转 过 15. B、 C相 同 时 通 电 ， C 、C 磁 极 拉 住 1、 3齿 ， B、 B 磁 极 拉 住 2、 4齿 ， 转 子 再转 过 15. 二 、 步 进 电 动 机 的 工 作 原 理 机 电 学 院结 论 (三 相 六 拍 ): 三 相 反 应 式 步 进 电 动 机 以 三 相 六 拍 运 行 时 ,每 个 循 环 周 期 分 为 六 拍 . 每 拍 转 子 转 过 15（ 步 距 角 ） ,一 个 通 电 循 环 周 期(6拍 )转 子 转 过 90 (齿 距 角 ).注 意 : 精 度 高 . 六 拍 驱 动 方 式 的 步 进 角 更 小 ,更 适 用 于 需 要 精 确 定 位 的 控 制 系 统 中 . 运 行 稳 定 ,不 易 失 步 (切 换 时 ,总 有 一 相 保 持 通 电 ).二 、 步 进 电 动 机 的 工 作 原 理 机 电 学 院 三 相 双 三 拍 按 AB BC CA的 顺 序 给 三 相 绕 组 轮 流 通 电 .每 拍 有 两 相 绕 组 同 时 通 电 .原 理 不 在 赘 述 .结 论 : 与 单 三 拍 方 式 相 似 ， 双 三 拍 驱 动 时 每 个 通 电 循 环 周 期 也 分 为 三 拍 .每 拍 转 子 转 过 30 (步 距 角 ), 一 个 通 电 循 环 周 期 (3拍 )转 子 转 过 90(齿 距 角 )优 点 : 两 相 同 时 通 电 ,力 矩 大 ; 两 相 同 时 通 电 ,运 行 平 稳 ,不 易 失 步 .二 、 步 进 电 动 机 的 工 作 原 理 机 电 学 院 实 际 步 进 电 机 的 工 作 原 理 我 们 在 前 面 介 绍 了转 子 上 有 40个 齿 的 步 进电 机 的 结 构 .由 于 其 结 构比 较 复 杂 ,为 分 析 方 便 ,我 们 将 转 子 和 定 子 沿 圆周 方 向 展 开 ,可 以 得 到 下图 . 二 、 步 进 电 动 机 的 工 作 原 理 l当 A相 绕 组 通 电 时 ， 转 子 的 齿 与 定 子 A上 的 齿 对 齐 ；l当 A相 断 电 ， B相 绕 组 通 电 时 ， 转 子 的 齿 与 定 子 B上的 齿 对 齐 ， 电 机 转 过 3 . 机 电 学 院l 当 定 子 绕 组 按 A B C A顺 序 轮 流 通 电 时 , 三 对磁 极 就 依 次 产 生 磁 场 ， 步 进 电 机 就 不 停 的 转 动 .l 若 通 电 顺 序 改 为 A C B A步 进 电 机 将 沿 相 反 方向 转 动 .结 论 : 对 于 转 子 上 有 40个 小 齿 的 三 相 电 机 三 相 双 三 拍 :定 子 通 电 状 态 改 变 一 次 转 子 转 过 3 . 三 相 六 拍 :定 子 通 电 状 态 改 变 一 次 转 子 转 过 1.5 .二 、 步 进 电 动 机 的 工 作 原 理 机 电 学 院 (3)工 作 原 理 小 结 步 进 电 机 每 次 转 过 一 个 确 定 的 角 度 ,即 步 距 角 ； )/(3600 mzk二 、 步 进 电 动 机 的 工 作 原 理式 中 ： m为 相 数 ,k为 通 电 方 式 系 数 。 m相 m拍 时 (如 单 相或 双 相 励 磁 时 ， k=1； m相 2m拍 时 (如 单 双 相 励 磁 时 )，k=2； z为 转 子 齿 数 . 通 过 改 变 通 电 顺 序 来 改 变 旋 转 方 向 ； 通 电 状 态 的 变 化 频 率 越 高 ， 转 速 就 越 高 . 机 电 学 院3.1.5 直 流 （ DC） 与 交 流 （ AC） 伺 服 电 动 机 及 驱 动 直 流 电 动 机 具 有 良 好 的 起 、 制 动 性 能 ， 宜 于 在 大 范 围 内 平滑 调 速 ， 在 许 多 需 要 调 速 和 快 速 正 反 向 的 电 力 拖 动 领 域 中得 到 了 广 泛 的 应 用 。 (一 ).直 流 伺 服 电 动 机 原 理 、 特 点 1、 工 作 原 理 ： 直 流 伺 服 电 动 机 的 结 构 由 永 磁 体 定 子 、 线圈 转 子 （ 电 枢 ） 、 电 刷 和 换 向 器 组 成 ， 磁 场 中 的 线 圈 通 入电 流 时 ， 就 会 产 生 电 磁 力 ， 驱 动 转 子 转 动 。 为 了 得 到 连 续的 旋 转 运 动 ， 就 必 须 随 着 转 子 的 转 动 角 度 不 断 改 变 电 流 方向 ， 因 此 ， 必 须 有 电 刷 和 换 向 器 。 机 电 学 院2 特 点 ： 有 较 高 的 响 应 速 度 、 精 度 和 频 率 ， 优 良 的 控 制 特 性 等 优点 ； 由 于 使 用 电 刷 和 换 向 器 ， 故 寿 命 较 低 ， 需 要 定 期 维 修 ； 在 位 置 控 制 和 速 度 控 制 时 ， 必 须 使 用 角 度 传 感 器 来 实 现闭 环 控 制 。3.1.5 直 流 与 交 流 伺 服 电 动 机 及 驱 动 机 电 学 院1. 种 类（ 1） 小 惯 量 直 流 伺 服 电 动 机 ： 60年 代 研 制 ， 其 电 枢 无 槽 ，绕 组 直 接 粘 接 固 定 在 电 抠 铁 心 上 ， 因 而 转 动 惯 量 小 、 反 应灵 敏 、 动 态 特 性 好 ， 适 用 于 高 速 且 负 载 惯 量 较 小 的 场 合 ，否 则 需 根 据 其 具 体 的 惯 量 比 设 置 精 密 齿 轮 副 才 能 与 负 载 惯量 匹 配 ， 增 加 了 成 本 。（ 2） 直 流 印 刷 电 枢 电 动 机 ： 是 一 种 盘 形 伺 服 电 动 机 ， 电 抠由 导 电 板 的 切 口 成 形 ， 裸 导 体 的 线 圈 端 部 起 整 流 子 作 用 ，这 种 空 心 式 高 性 能 伺 服 电 动 机 大 多 用 于 工 业 机 器 人 、 小 型NC机 床 及 线 切 割 机 床 上 。（ 3） 大 惯 量 宽 调 速 直 流 伺 服 电 动 机 ： 70年 代 研 制 成 功 。 它在 结 构 上 采 取 了 一 些 措 施 ， 尽 量 提 高 转 矩 改 善 动 态 特 性 ，既 具 有 一 般 直 流 电 动 机 的 各 项 优 点 ， 又 具 有 小 惯 量 直 流 电动 机 的 快 速 响 应 性 能 ， 易 与 较 大 的 惯 性 负 载 匹 配 ， 能 较 好地 满 足 伺 服 驱 动 的 要 求 ， 因 此 在 数 控 机 床 、 工 业 机 器 人 等 机 电 一 体 化 产 品 中 得 到 了 广 泛 应 用 。(二 )直 流 伺 服 电 动 机 种 类 与 选 用 机 电 学 院2.选 用 宽 调 速 直 流 伺 服 电 动 机 应 根 据 负 载 条 件 来 选 择 。 加 在 电动 机 轴 上 的 有 两 种 负 载 ， 即 负 载 转 矩 和 惯 性 负 载 。 根 据 负 载 情 况 ， 所 选 电 机 必 须 能 满 足 下 列 条 件 ：（ 1） 在 整 个 调 速 范 围 内 ， 其 负 载 转 矩 应 在 电 动 机 连 续 额 定转 矩 范 围 以 内 ；（ 2） 工 作 负 载 与 过 载 时 间 应 在 规 定 的 范 围 以 内 ；（ 3） 应 使 加 速 度 与 希 望 的 时 间 常 数 一 致 ；（ 4） 等 效 惯 性 负 载 与 电 机 的 转 子 惯 量 相 匹 配 。(二 )、 直 流 伺 服 电 动 机 种 类 与 选 用 机 电 学 院(三 )、 直 流 伺 服 电 动 机 的 驱 动 直 流 伺 服 电 动 机 为 直 流 供 电 ， 为 调 节 电 动 机 转 速 和 方 向 ,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 晶 闸 管 直 流 调 速 驱 动 两 种 方 式 。 晶 闸 管 直 流 驱 动 （ SCR） ： 主 要 通 过 调 节 触 发 装 置 控 制 晶 体 、闸 管 的 触 发 延 迟 角 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 晶 闸 管 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 是 很 小的 尖 峰 值 (三 相 全 波 时 每 秒 300个 )的 平 均 值 ， 从 而 造 成 电 流 的不 连 续 性 。 采 用 脉 宽 调 速 驱 动 系 统 ， 开 关 频 率 高 (20003000Hz)， 伺 服 机构 能 够 响 应 的 频 带 范 围 也 较 宽 ， 与 晶 闸 管 相 比 ， 其 输 出 电 流 脉 动 非 常 小 ， 接 近 于 纯 直 流 。 机 电 学 院 日 本 法 纳 克 (FANUC)公 司 生 产 的 用 于 工 业 机 器 人 、 CNC机 床 、 加 工 中 心 (MC)的 L系 列 (低 惯 量 系 列 )、 M系 列 (中 惯量 系 列 )和 H系 列 (大 惯 量 系 列 直 流 伺 服 电 动 机 ） 。 其 中 ： L系 列 适 合 于 频 繁 起 动 、 制 动 场 合 应 用 ， M系 列 是 在 H系 列 的 基 础 上 发 展 起 来 的 ， 其 惯 量 较 H系 列小 ， 适 合 于 晶 体 管 脉 宽 调 制 (PWM)驱 动 ， 因 而 提 高 了 整个 伺 服 系 统 的 频 率 响 应 。 H系 列 是 大 惯 量 控 制 用 电 动 机 ， 它 有 较 大 的 输 出 功 率 ， 采用 六 相 全 波 晶 闸 管 整 流 驱 动 。 表 中 电 动 机 型 号 带 有 H标 志 (如 30MH)的 表 示 该 电 动 机 装 有热 管 冷 却 器 ， 该 电 动 机 的 有 效 尺 寸 与 不 带 热 管 冷 却 器 的 同 型 号 的 相 同 ， 但 其 额 定 转 矩 大 。 。 机 电 学 院 机 电 学 院二 、 交 流 (AC)伺 服 电 动 机 及 其 驱 动 由 于 直 流 伺 服 电 动 机 具 有 优 良 的 调 速 性 能 ， 因 此 长 期 以 来 ，在 要 求 调 速 性 能 较 高 的 场 合 ， 直 流 电 动 机 调 速 系 统 一 直 占据 主 导 地 位 。 但 直 流 伺 服 电 动 机 结 构 上 存 在 机 械 整 流 子 、电 刷 维 护 困 难 、 造 价 高 、 寿 命 短 、 应 用 环 境 受 到 限 制 的 缺点 。 近 年 来 交 流 驱 动 技 术 有 了 飞 速 的 发 展 ， 它 具 有 坚 固 耐 用 、经 济 可 靠 及 动 态 响 应 好 等 优 点 。 因 此 ， 交 流 伺 服 系 统 已 在很 大 程 度 上 取 代 了 直 流 伺 服 系 统 。 交 流 伺 服 电 动 机 包 括 同 步 型 、 感 应 型 两 种 。 机 电 学 院二 、 交 流 (AC)伺 服 电 动 机 及 其 驱 动 在 小 功 率 伺 服 系 统 中 ， 一 般 使 用 永 磁 式 同 步 电 动 机 ， 因 为它 有 优 良 的 动 态 性 能 ， 过 载 能 力 大 等 优 点 。 感 应 型 交 流 伺 服 电 动 机 结 构 简 单 ， 质 量 轻 ， 价 格 低 ， 可 用做 主 轴 电 机 。 目 前 的 交 流 伺 服 驱 动 装 置 一 般 采 用 DSP的 全数 字 化 控 制 。 对 交 流 伺 服 电 动 机 的 控 制 以 矢 量 控 制 为 基 础 。 机 电 学 院3.2 动 力 元 件 的 选 择 与 计 算 3. 2.1 概 述 设 计 机 电 系 统 时 ， 选 用 何 种 形 式 的 动 力 元 件 主 要 从 以 下 三 个方 面 进 行 分 析 比 较 :分 析 系 统 的 负 载 特 性 和 要 求 ， 包 括 系 统 的 载 荷 特 性 、 工 作制 度 、 结 构 布 置 和 工 作 环 境 等 ;分 析 动 力 元 件 本 身 的 机 械 特 性 ， 包 括 动 力 元 件 的 功 率 、 转矩 、 转 速 等 特 性 ， 以 及 动 力 元 件 所 能 适 应 的 工 作 环 境 ， 应使 动 力 元 件 的 机 械 特 性 与 系 统 的 负 载 特 性 相 匹 配 ;进 行 经 济 性 的 比 较 ， 当 同 时 可 用 多 种 类 型 的 动 力 元 件 进 行驱 动 时 ， 经 济 性 的 分 析 是 必 不 可 少 的 ， 包 括 能 源 的 供 应 和 消 耗 ， 动 力 元 件 的 制 造 、 运 行 和 维 修 成 本 的 对 比 等 。 机 电 学 院 根 据 各 类 动 力 元 件 的 特 点 ， 选 择 时 可 进 行 各 种 方 案 的 比较 。 首 先 确 定 动 力 元 件 的 类 型 ， 然 后 根 据 系 统 的 负 载 特 性计 算 动 力 元 件 的 容 量 。 有 时 也 可 先 预 选 动 力 元 件 ， 在 产 品设 计 出 来 后 再 进 行 校 核 。 动 力 元 件 的 容 量 通 常 是 指 其 功 率 的 大 小 。 动 力 元 件 的 功率 P、 转 矩 T与 转 速 n之 间 的 关 系 为 动 力 元 件 容 量 一 般 是 由 负 载 所 需 功 率 或 转 矩 确 定 ， 动 力 元 件转 速 与 动 力 元 件 至 执 行 机 构 之 间 的 传 动 方 案 选 择 有 关 。 若 具 有 变 速 装 置 时 ， 动 力 元 件 转 速 可 高 于 或 低 于 系 统 的 转 速 。 机 电 学 院3.2.2机 电 系 统 的 负 载 特 性 3. 2. 2. 1负 载 特 性 系 统 的 负 载 特 性 是 指 系 统 在 运 行 过 程 中 ， 其 运 动 参 数 (位移 、 速 度 等 )和 力 能 参 数 (转 矩 、 功 率 等 )的 变 化 规 律 。 选 择 动 力 元 件 的 容 量 时 ， 主 要 考 虑 系 统 在 输 入 动 力 端 的 转矩 Tz、 功 率 Pz和 转 速 n之 间 的 关 系 ， 即 Tz=f(n)、 Pz=f(n) ，所 选 的 动 力 元 件 应 与 这 些 特 性 相 适 应 。 若 系 统 执 行 机 构 端 部 的 转 矩 为 T z和 功 率 Pz， 中 间 传 动 系统 的 传 动 比 为 i， 机 电 系 统 的 总 效 率 为 ， 那 么 Tz和 Pz 就 为 机 电 学 院 根 据 统 计 ， 大 多 数 机 电 系 统 的 负 载 特 性 可 以 归 纳 为 以 下 几种 类 型 : (1) 恒 转 矩 负 载 特 性 它 是 指 负 载 转 矩 Tz 与 其 转 速 无 关 的 特 性 ， 即 当 转 速 变 化时 ， Tz 保 持 常 数 。 恒 转 矩 负 载 特 性 又 分 为 反 抗 性 的 和 位 能 性 的 恒 转 矩 负 载 特性 两 种 。 反 抗 性 恒 转 矩 负 载 的 作 用 方 向 是 随 转 动 方 向 而 改 变 的 。 例如 ， 摩 擦 负 载 转 矩 就 具 有 这 样 的 特 性 ， 负 载 转 矩 的 方 向 总是 与 运 动 方 向 相 反 。 具 有 这 类 负 载 特 性 的 系 统 有 物 料 移 送机 、 皮 带 运 输 机 、 鼓 风 机 等 。 位 能 性 的 恒 转 矩 负 载 的 作 用 方 向 不 随 转 动 方 向 而 变 。 相 应的 机 电 系 统 有 起 重 机 的 提 升 机 构 、 高 炉 料 车 卷 扬 机 构 、 矿 井 提 升 机 构 等 。 图 3-21(a)和 图 3-21(b)给 出 了 这 两 种 负 载 特性 曲 线 。 机 电 学 院 (2)恒 功 率 负 载 特 性 负 载 功 率 Pz基 本 保 持 不 变 的 特 性 称 为 恒 功 率 负 载 特 性 ， 如图 3 -21(c)所 示 。 许 多 加 工 机 床 均 属 于 这 种 负 载 特 性 ， 粗加 工 时 切 削 量 较 大 ， 采 用 低 速 运 行 ;而 精 加 工 时 的 切 削 量较 小 ， 采 用 高 速 运 行 。 一 些 机 电 设 备 也 是 属 恒 功 率 负 载 特性 ， 工 作 负 载 大 时 转 速 低 ， 工 作 负 载 小 时 转 速 相 应 增 高 ，负 载 转 矩 Tz与 转 速 n成 反 比 。 (3)负 载 转 矩 是 转 速 函 数 的 负 载 特 性 有 些 机