一、基本結(jié)構(gòu)
直流伺服電動(dòng)機(jī)按勵(lì)磁方式來(lái)分有兩種：一種是電磁式，另一種是永磁式。電磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)又可分為他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)四種，永磁式可歸類(lèi)為他勵(lì)，如圖4-1所示，其基本結(jié)構(gòu)和工作原理與普通直流電動(dòng)機(jī)相同。
直流伺服電動(dòng)機(jī)主要有兩種控制方式：一種是電樞控制，即通過(guò)改變電樞電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)黃子轉(zhuǎn)速的控制；另一種是磁場(chǎng)控制，即通過(guò)改變勵(lì)磁電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的控制(對(duì)電磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)而言)。電樞控制的優(yōu)點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性的線(xiàn)性度好，空載損耗小，調(diào)速范圍廣，控制回路電感小，響應(yīng)迅速；而磁場(chǎng)控制雖然能實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速，但調(diào)速范圍不大，一般只是配合電樞控制在額定轉(zhuǎn)速以上進(jìn)行小范圍的弱磁升速。另外，磁場(chǎng)控制有可能出現(xiàn)失磁而飛車(chē)的危險(xiǎn)，因而較少采用。下面以電樞控制他勵(lì)直流伺服電動(dòng)機(jī)為例，介紹相應(yīng)的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性。
二、運(yùn)行特性
1，機(jī)械特性
直流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指在一定控制電壓UC下，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩Te之間的關(guān)系曲線(xiàn)，即n=f(Te)
如果忽略電樞反應(yīng)的影響，主磁通西保持不變，則直流伺服電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為
式中：CT為轉(zhuǎn)矩系數(shù)；Ia為電樞電流。
電樞繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為
式中：ce為電動(dòng)勢(shì)系數(shù)。
電樞回路的電壓平衡方程為
式中：Ra為電樞電阻(包括電刷接觸電阻)。
由式(4-1)、式(4-2)和式(4—3)，可以得到直流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程為
式中：α、β分別為機(jī)械特性的斜率。
相應(yīng)的機(jī)械特性曲線(xiàn)如圖4—2所示�？梢�(jiàn)．直流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性為一直線(xiàn)，隨著控制電壓U的增加，機(jī)械特性向上平移，而直線(xiàn)斜率p保持不變。
2．調(diào)節(jié)特性
直流伺服電動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)特性是指在一定負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL下，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與控制電壓UC之間的關(guān)系曲線(xiàn)，即n=f(uc)。 、
根據(jù)式(4-4)，并利用Te=TL的關(guān)系，可直接得到直流伺服電動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)特性方程為
相應(yīng)的調(diào)節(jié)特性曲線(xiàn)如圖4-3所示�？梢�(jiàn)，直流伺服電動(dòng)機(jī)的調(diào)節(jié)特性也為一直線(xiàn)，隨著負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL的增加，機(jī)械特性向右平移，而直線(xiàn)斜率α保持不變。
從上面的分析可以知道，電樞控制時(shí)直流伺服電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)主要運(yùn)行特性——機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性都是線(xiàn)性的，這是一個(gè)很可貴的優(yōu)點(diǎn)。
三、低速運(yùn)行的不穩(wěn)定性分析
從直流伺服電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性可知，只要控制電壓足夠大，電動(dòng)機(jī)就可以在很低的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。但實(shí)際上，當(dāng)轉(zhuǎn)速很低(每分鐘幾十轉(zhuǎn)以下)時(shí)，轉(zhuǎn)速將很不均勻，時(shí)快時(shí)慢，甚至停轉(zhuǎn)。這種現(xiàn)象稱(chēng)為直流伺服電動(dòng)機(jī)低速運(yùn)行的不穩(wěn)定性，產(chǎn)生的原因主要有以下幾個(gè)方面：
(1)低速時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)較�。鲇陔姌旋X槽效應(yīng)等原因造成的電動(dòng)勢(shì)脈動(dòng)的影響將增大，導(dǎo)致電磁轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)比較明顯。
(2)低速時(shí)控制電壓值很�。娝⒑蛽Q向器之間接觸電壓不穩(wěn)定性的影響將增大，導(dǎo)致電樞電流和電磁轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)。
(3)低速時(shí)電刷和換向器之間的摩擦轉(zhuǎn)矩也是不穩(wěn)定的，造成總的阻轉(zhuǎn)矩的變化，導(dǎo)致輸出轉(zhuǎn)矩的不穩(wěn)定。
直流伺服電動(dòng)機(jī)低速運(yùn)行的不穩(wěn)定性將在自動(dòng)控制系統(tǒng)中造成誤差．因此必須采取相應(yīng)的措施加以克服．如采用定子斜極或轉(zhuǎn)子斜槽的結(jié)構(gòu)，或者采用低速運(yùn)行性能較好的特種電機(jī)．如力矩電機(jī)、無(wú)槽電機(jī)等。
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