目前，在數(shù)控機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動中采用的直流電動機(jī)主要是大慣量寬調(diào)速永磁式直流伺服電動機(jī)，本節(jié)將主要對這種電動機(jī)進(jìn)行分析介紹。
1.永磁直流伺服電動機(jī)基本結(jié)構(gòu)與特點
這種電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)如圖所示，其同普通直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)類似，也是由定子、轉(zhuǎn)子、電刷和換向器等組成。該種電動機(jī)的定子磁極是個采用鋁鎳鈷合金、釹鐵硼、或稀土鈷等材料所做成的永久磁體，矯頑力很高，能夠產(chǎn)生極大的峰值轉(zhuǎn)矩以滿足高的加、減速要求；且即使在較高的磁通密度下保持性能穩(wěn)定(即不出現(xiàn)退磁)。轉(zhuǎn)子的鐵心上斜槽數(shù)目較多，且在一個槽內(nèi)分布有幾個虛槽以減少轉(zhuǎn)矩波動。電刷的材料也經(jīng)過仔細(xì)篩選，使得其可以在較大的加速度狀態(tài)下也有良好的換向性能。低波紋測速機(jī)等其它檢測元件如旋轉(zhuǎn)變壓器、脈沖編碼器可以裝在電動機(jī)軸上，從而可得到精密的速度和位置檢測信號，以反饋到速度控制單元和位置控制單元。該種電動機(jī)既具有一般直流電動機(jī)便于調(diào)速、機(jī)械性能較好的優(yōu)點，又具有小慣量直流電機(jī)快速響應(yīng)性能的優(yōu)勢。
2.永磁直流伺服電動機(jī)工作原理
直流電動機(jī)工作原理的示意圖如圖所示。
在轉(zhuǎn)子繞組中的任何一根導(dǎo)體，只要一轉(zhuǎn)過中性線，從定子s極下的范圍進(jìn)入了定子n極下的范圍，由于電刷和換向器的作用，那么這根導(dǎo)體上的電流一定要反向；反之則由定子n極下的范圍進(jìn)入定子s極下的范圍時，導(dǎo)體上的電流也要發(fā)生反向。因此轉(zhuǎn)子的總磁勢正交，在轉(zhuǎn)子磁場與定子磁場相互作用下產(chǎn)生了電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，從而使電動機(jī)轉(zhuǎn)動。
機(jī)械特性是電機(jī)的靜態(tài)特性，是穩(wěn)定運行時帶動負(fù)載的性能，此時，電磁轉(zhuǎn)矩與外負(fù)載相等。當(dāng)電機(jī)帶動負(fù)載時，電機(jī)轉(zhuǎn)速與理想轉(zhuǎn)速產(chǎn)生轉(zhuǎn)速差δn，它反映了電機(jī)機(jī)械特性的硬度，δn越小，表明機(jī)械特性越硬，性能越好。