在光機(jī)電一體化產(chǎn)品中．基本都是利用電動機(jī)來作為動作執(zhí)行元件，作為計(jì)算機(jī)控制的電動機(jī)，一般常用的有步進(jìn)電動機(jī)和伺服電動機(jī)。伺服電動機(jī)又分為交流伺服電動機(jī)和直流伺服電動機(jī)。
1．伺服電動機(jī)(serv0 motors)
所謂伺服系統(tǒng)是一種閉環(huán)控制系統(tǒng)，將目標(biāo)值與實(shí)際結(jié)果進(jìn)行比較，使其誤差最小化。這種控制系統(tǒng)是帶有反饋功能的，以便使來自控制對象的信號返回到輸入上，從而在控制上能夠反映出來。利用電動機(jī)的伺服控制就是在電動機(jī)或者控制對象上安裝檢測裝置，將檢測結(jié)果反映到控制裝置上，并與指令值進(jìn)行比較來進(jìn)行控制。伺服電動機(jī)的主要特點(diǎn)是靈敏度很高，響應(yīng)很快，即當(dāng)沒有控制信號時(shí)．電動機(jī)處于不動狀態(tài)，一旦有控制信號存在，即使是很微弱的詹號．電動機(jī)也會立即起動，并根據(jù)信號的消失而立即停止動作，圖l -9所示為伺服電動機(jī)實(shí)物圖。
(1)交流伺服電動機(jī)以交流電作為驅(qū)動電源的伺服電動機(jī)稱為交流伺服電動機(jī)，一般此類電動機(jī)用于小功率的伺服系統(tǒng)中。交流伺服電動機(jī)的工作原理與單相電容式異步電動機(jī)相同，其轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向與勵(lì)磁電壓和控制電壓幅值有關(guān)，也與勵(lì)磁電流和控制電流間相位差大小有關(guān)。其結(jié)構(gòu)有籠形、空心杯形和空心鐵磁形。交流伺服電動機(jī)除了具備高靈敏性和快速響應(yīng)之外，還具有運(yùn)行穩(wěn)定的特點(diǎn)。這種電動機(jī)廣泛應(yīng)用到光機(jī)電一體化系統(tǒng)中．主要在隨動系統(tǒng)和增量運(yùn)動中作為伺服或驅(qū)動元件。此外由于具有很好的可控性，因此通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、傳感器反饋系統(tǒng)等能夠?qū)\(yùn)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行很好的速度控制和位置控制。
(2)直流伺服電動機(jī)直流伺服電動機(jī)在光機(jī)電一體化產(chǎn)品中也是經(jīng)常使用的一種執(zhí)行元件。它分為永磁式和電磁式兩種，對這類電動機(jī)的控制一般多采用電樞控制。直流伺服電動機(jī)具有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍廣、起動力矩比較大等優(yōu)點(diǎn)。在小型自備電源的光機(jī)電設(shè)備中，如移動機(jī)器人、自動導(dǎo)引搬運(yùn)小車等多采用這種類別的電動機(jī)。此外還有一種直流力矩伺服電動機(jī)，這種電動機(jī)能夠產(chǎn)生大力矩，可以在電動機(jī)輸出部分不用通過減速裝置而直接和所要驅(qū)動的機(jī)構(gòu)進(jìn)行連接．它能在低于空載轉(zhuǎn)速的任意低速下穩(wěn)定運(yùn)行，甚至是在堵轉(zhuǎn)下穩(wěn)定工作也沒有問題。直流力矩伺服電動機(jī)具有反應(yīng)速度迅速、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速波動小和精度較高等特點(diǎn)。
2．步進(jìn)電動機(jī)(stepping motors)
步進(jìn)電動機(jī)也是光機(jī)電一體化設(shè)備或產(chǎn)品中的最常用的動作執(zhí)行元件之一，是一種較早應(yīng)用的比較典型的驅(qū)動裝置。圖l一10所示為步進(jìn)電動機(jī)及驅(qū)動器。
如今步進(jìn)電動機(jī)被廣泛地應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床、辦公設(shè)備、機(jī)器人、計(jì)測裝置和自動化設(shè)備中。在使用步進(jìn)電動機(jī)時(shí)不能直接將其與電源相連．也需要驅(qū)動器。步進(jìn)電動 機(jī)自身的特點(diǎn)有：
1)步進(jìn)電動機(jī)可以通過數(shù)字信號進(jìn)行開環(huán)控制，從而使控制系統(tǒng)簡單，需要的成本也低。
2)步進(jìn)電動機(jī)輸入的脈沖信號數(shù)與位移相對應(yīng)，步距誤差不會長期積累，因此不僅可以組成結(jié)構(gòu)簡單且具有一定精度的開環(huán)控制系統(tǒng)，還可以組成閉環(huán)控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)較高的控制精度。
3)步進(jìn)電動機(jī)沒有電刷，因此構(gòu)成電動機(jī)的部件較少，便于裝配并容易獲得較高的可靠性。此外，步進(jìn)電動機(jī)的響應(yīng)性好，易于電動機(jī)起動、停止、正反轉(zhuǎn)以及變速，并且在停止時(shí)有一定的自鎖能力。
4)步進(jìn)電動機(jī)的步距角的大小可以在180°范圍內(nèi)進(jìn)行選擇，選擇的范圍大。如果選擇較小的步距角，則可以在超低速下獲得高轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定運(yùn)行，有的時(shí)候可以直接用步進(jìn)電動機(jī)帶動機(jī)構(gòu)而不需減速裝置。
5)如果同時(shí)用一臺控制器控制幾臺步進(jìn)電動機(jī)，則可以獲得使它們進(jìn)行完全同步運(yùn)行的效果．速度也可以在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)節(jié)。
在選擇使用步進(jìn)電動機(jī)時(shí)必須滿足整個(gè)運(yùn)動系統(tǒng)的要求。一般從機(jī)械和速度兩個(gè)較大方面來考慮，也就是分辨率、負(fù)載剛度及質(zhì)量、電動機(jī)體積和質(zhì)量、電動機(jī)的工作環(huán)境、電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩和速度響應(yīng)設(shè)定等。
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