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伺服电机内部结构及其作业原理

发布时间:2022-01-15 18:36:39 来源:爱游戏网址是多少

  沟通伺服电动机定子的结构根本上与电容分相式单相异步电动机类似。其定子上装有两个方位互差90的绕组,一个是励磁绕组Rf,它一直接在沟通电压Uf上;另一个是操控绕组L,联接操控信号电压Uc。所以沟通伺服电动机又称两个伺服电动机。

  沟通伺服电动机的转子一般做成鼠笼式,但为了使伺服电动机具有较宽的调速规模、线性的机械特性,无“自转”现象和快速呼应的功用,它与一般电动机比较,应具有转子电阻大和滚动惯量小这两个特色。现在使用较多的转子结构有两种方法:一种是选用高电阻率的导电资料做成的高电阻率导条的鼠笼转子,为了减小转子的滚动惯量,转子做得细长;另一种是选用铝合金制成的空心杯形转子,杯壁很薄,仅0.2-0.3mm,为了减小磁路的磁阻,要在空心杯形转子内放置固定的内定子。空心杯形转子的滚动惯量很小,反响敏捷,而且作业平稳,因而被广泛选用。

  沟通伺服电动机在没有操控电压时,定子内只需励磁绕组发生的脉动磁场,转子静止不动。当有操控电压时,定子内便发生一个旋转磁场,转子沿旋转磁场的方向旋转,在负载安稳的状况下,电动机的转速随操控电压的巨细而改动,当操控电压的相位相反时,伺服电动机将回转。

  沟通伺服电动机的作业原理与分相式单相异步电动机尽管类似,但前者的转子电阻比后者大得多,所以伺服电动机与单机异步电动机比较,有三个显著特色:

  因为转子电阻大,其转矩特性曲线所示,与一般异步电动机的转矩特性曲线比较,有显着的差异。它可使临界转差率S0>1,这样不只使转矩特性(机械特性)更接近于线性,而且具有较大的起动转矩。因而,当定子一有操控电压,转子当即滚动,即具有起动快、活络度高的特色。

  正常作业的伺服电动机,只需失掉操控电压,电机当即中止作业。当伺服电动机失掉操控电压后,它处于单相作业状况,因为转子电阻大,定子中两个相反方向旋转的旋转磁场与转子效果所发生的两个转矩特性(T1-S1、T2-S2曲线)以及组成转矩特性(T-S曲线)

  沟通伺服电动机的输出功率一般是0.1-100W。当电源频率为50Hz,电压有36V、110V、220、380V;当电源频率为400Hz,电压有20V、26V、36V、115V等多种。

  沟通伺服电动机作业平稳、噪音小。但操控特性对错线性,而且因为转子电阻大,损耗大,功率低,因而与同容量直流伺服电动机比较,体积大、分量重,所以只适用于0.5-100W的小功率操控体系。

  伺服电机内部的转子是永磁铁,驱动器操控的U/V/W三相电构成电磁场,转子在此磁场的效果下滚动,一起电机自带的编码器反响信号给驱动器,驱动器依据反响值与目标值进行比较,调整转子滚动的视点。伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)。

  伺服电动机在伺服体系中操控机械元件作业的发动机。是一种补助马达直接变速设备。又称履行电动机,在自动操控体系中,用作履行元件,把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和沟通伺服电动机两大类,其首要特色是,当信号电压为零时无自转现象,转速跟着转矩的添加而匀速下降。

  有刷电机本钱低,结构简略,发动转矩大,调速规模宽,操控简略,需求保护,但保护便利(换碳刷),发生电磁搅扰,对环境有要求。因而它能够用于对本钱活络的一般工业和民用场合。

  无刷电机体积小,分量轻,出力大,呼应快,速度高,惯量小,滚动滑润,力矩安稳。操控杂乱,简略完成智能化,其电子换相方法活络,能够方波换相或正弦波换相。电机免保护,功率很高,作业温度低,电磁辐射很小,长寿命,可用于各种环境。

  沟通伺服电机也是无刷电机,分为同步和异步电机,现在运动操控中一般都用同步电机,它的功率规模大,能够做到很大的功率。大惯量,最高滚动速度低,且跟着功率增大而快速下降。因而适合做低速平稳作业的使用。

  伺服电动机又名履行电动机,或叫操控电动机。在自动操控体系中,伺服电动机是一个履行元件,它的效果是把信号(操控电压或相位)变换成机械位移,也便是把接收到的电信号变为电机的必定转速或角位移。其容量一般在0.1-100W,常用的是30W以下。伺服电动机有直流和沟通之分。

  沟通伺服电动机定子的结构根本上与电容分相式单相异步电动机类似,如图1所示。其定子上装有两个方位互差90的绕组,一个是励磁绕组Rf,它一直接在沟通电压Uf上;另一个是操控绕组L,联接操控信号电压Uc。所以沟通伺服电动机又称两个伺服电动机。

  沟通伺服电动机的转子一般做成鼠笼式,但为了使伺服电动机具有较宽的调速规模、线性的机械特性,无“自转”现象和快速呼应的功用,它与一般电动机比较,应具有转子电阻大和滚动惯量小这两个特色。现在使用较多的转子结构有两种方法:一种是选用高电阻率的导电资料做成的高电阻率导条的鼠笼转子,为了减小转子的滚动惯量,转子做得细长;另一种是选用铝合金制成的空心杯形转子,杯壁很薄,仅0.2-0.3mm,为了减小磁路的磁阻,要在空心杯形转子内放置固定的内定子,如图2所示。空心杯形转子的滚动惯量很小,反响敏捷,而且作业平稳,因而被广泛选用。

  沟通伺服电动机在没有操控电压时,定子内只需励磁绕组发生的脉动磁场,转子静止不动。当有操控电压时,定子内便发生一个旋转磁场,转子沿旋转磁场的方向旋转,在负载安稳的状况下,电动机的转速随操控电压的巨细而改动,当操控电压的相位相反时,伺服电动机将回转。

  沟通伺服电动机的作业原理与分相式单相异步电动机尽管类似,但前者的转子电阻比后者大得多,所以伺服电动机与单机异步电动机比较,有三个显著特色:

  因为转子电阻大,其转矩特性曲线所示,与一般异步电动机的转矩特性曲线比较,有显着的差异。它可使临界转差率S0>1,这样不只使转矩特性(机械特性)更接近于线性,而且具有较大的起动转矩。因而,当定子一有操控电压,转子当即滚动,即具有起动快、活络度高的特色。

  正常作业的伺服电动机,只需失掉操控电压,电机当即中止作业。当伺服电动机失掉操控电压后,它处于单相作业状况,因为转子电阻大,定子中两个相反方向旋转的旋转磁场与转子效果所发生的两个转矩特性(T1-S1、T2-S2曲线)以及组成转矩特性(T-S曲线所示,与一般的单相异步电动机的转矩特性(图中T-S曲线)不同。这时的组成转矩T是制动转矩,从而使电动机敏捷中止作业。

  图5是伺服电动机单相作业时的机械特性曲线。负载必守时,操控电压Uc愈高,转速也愈高,在操控电压必守时,负载添加,转速下降。

  沟通伺服电动机的输出功率一般是0.1-100W。当电源频率为50Hz,电压有36V、110V、220、380V;当电源频率为400Hz,电压有20V、26V、36V、115V等多种。

  沟通伺服电动机作业平稳、噪音小。但操控特性对错线性,而且因为转子电阻大,损耗大,功率低,因而与同容量直流伺服电动机比较,体积大、分量重,所以只适用于0.5-100W的小功率操控体系。

  直流伺服电动机的结构和一般直流电动机相同,仅仅为了减小滚动惯量而做得细长一些。它的励磁绕组和电枢别离由两个独立电源供电。也有永磁式的,即磁极是永久磁铁。一般选用电枢操控,便是励磁电压f必定,树立的磁通量也是定值,而将操控电压Uc加在电枢上,其接线 直流伺服电动机接线 是直流伺服电动机在不同操控电压下(Uc为额外操控电压)的机械特性曲线。由图可见:在必定负载转矩下,当磁通不变时,假如升高电枢电压,电机的转速就升高;反之,下降电枢电压,转速就下降;当Uc=0时,电动机当即停转。要电动机回转,可改动电枢电压的极性。

  直流伺服电动机和沟通伺服电动机比较,它具有机械特性较硬、输出功率较大、不自转,起动转矩大等长处。

  沟通伺服电机的定子装有三相对称的绕组,而转子是永久磁极。当定子的绕组中经过三相电源后,定子与转子之间必定发生一个旋转场。这个旋转磁场的转速称为同步转速。电机的转速也便是磁场的转速。因为转子有磁极,所以在极低频率下也能旋转作业。所以它比异步电机的调速规模更宽。而与直流伺服电机比较,它没有机械换向器,特别是它没有了碳刷,彻底排除了换向时发生火花对机械构成的磨损,别的沟通伺服电机自带一个编码器。能够随时将电机作业的状况“陈述”给驱动器,驱动器又依据得到的“陈述”更精确的操控电机的作业。由此可见沟通伺服电机长处的确许多。可是技能含量也高了,价格也高了。最重要是对沟通伺服电机的调试技能进步了。也便是电机虽好,假如调试欠好相同是问题多多。 伺服电机内部的转子是永磁铁,驱动器操控的U/V/W三相电构成电磁场,转子在此磁场的效果下滚动,一起电机自带的编码器反响信号给驱动器,驱动器依据反响值与目标值进行比较,调整转子滚动的视点。伺服电机的精度决定于编码器的精度(线. 什么是伺服电机?有几种类型?作业特色是什么?

  答:伺服电动机又称履行电动机,在自动操控体系中,用作履行元件,把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和沟通伺服电动机两大类,其首要特色是,当信号电压为零时无自转现象,转速跟着转矩的添加而匀速下降,请问沟通伺服电机和无刷直流伺服电机在功用上有什么差异?答:沟通伺服要好一些,因为是正弦波操控,转矩脉动小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比较简略,廉价。

  永磁沟通伺服电动机20世纪80年代以来,跟着集成电路、电力电子技能和沟通可变速驱动技能的开展,永磁沟通伺服驱动技能有了杰出的开展,各国出名电气厂商相继推出各自的沟通伺服电动机和伺服驱动器系列产品并不断完善和更新。沟通伺服体系已成为今世高功用伺服体系的首要开展方向,使本来的直流伺服面对被筛选的危机。90年代今后,世界各国现已产品化了的沟通伺服体系是选用全数字操控的正弦波电动机伺服驱动。沟通伺服驱动设备在传动范畴的开展一日千里。永磁沟通伺服电动机同直流伺服电动机比较,首要长处有:⑴无电刷和换向器,因而作业牢靠,对保护和保养要求低。⑵定子绕组散热比较便利。⑶惯量小,易于进步体系的快速性。⑷习惯于高速大力矩作业状况。⑸同功率下有较小的体积和分量。

  沟通伺服电动机的定子绕组和单相异步电动机类似,它的定子上装有两个在空间相差90电视点的绕组,即励磁绕组和操控绕组。作业时励磁绕组一直加上必定的沟通励磁电压,操控绕组上则加巨细或相位随信号改动的操控电压。转子的结构方法笼型转子和空心杯型转子两种。笼型转子的结构与一般笼型异步电动机的转子相同,但转子做的细长,转子导体用高电阻率的资料作成。其意图是为了减小转子的滚动惯量,添加发动转矩对输入信号的快速反响和战胜自转现象。空心杯形转子沟通伺服电动机的定子分为外定子和内定子两部分。外定子的结构与笼型沟通伺服电动机的定子相同,铁心槽内放有两相绕组。空心杯形转子由导电的非磁性资料(如铝)做成薄壁筒形,放在内、外定子之间。杯子底部固定于转轴上,杯臂薄而轻,厚度一般在0.20.8mm,因而滚动惯量小,动作快且活络。

  沟通伺服电动机的作业原理和单相异步电动机类似,LL是有固定电压励磁的励磁绕组,LK是有伺服放大器供电的操控绕组,两相绕组在空间相差90电视点。假如IL与Ik 的相位差为90,而两相绕组的磁动势幅值又持平,这种状况称为对称状况。与单相异步电动机相同,这时在气隙中发生的组成磁场为一旋转磁场,其转速称为同步转速。旋转磁场与转子导体相对切开,在转子中发生感应电流。转子电流与旋转磁场相互效果发生转矩,使转子旋转。假如改动加在操控绕组上的电流的巨细或相位差,就破坏了对称状况,使旋转磁场削弱,电动机的转速下降。电机的作业状况越不对称,总电磁转矩就越小,当除掉操控绕组上信号电压今后,电动机当即中止滚动。这是沟通伺服电动机在作业上与一般异步电动机的差异。沟通伺服电动机有以下三种转速操控方法:

  (1)幅值操控 操控电流与励磁电流的相位差坚持90不变,改动操控电压的巨细。(2) 相位操控 操控电压与励磁电压的巨细,坚持额外值不变,改动操控电压的相位。

  (3)幅值相位操控 一起改动操控电压幅值和相位。沟通伺服电动机转轴的转向随操控电压相位的反相而改动。

  伺服电动机的作业特性是以机械特性和调理特性为表征。在操控电压必守时,负载添加,转速下降;它的调理特性是在负载必守时,操控电压越高,转速也越高。伺服电动机有三个显著特色:

  (1)发动转矩大因为转子导体电阻很大,可使临界转差率Sm>1,定子一加上操控电压,转子当即发动作业.

  (3)无自转现象操控信号消失后,电动机旋转不断的现象称"自转".自转现象破坏了伺服性,明显要防止.正常作业的伺服电动机只需失掉操控电压后,伺服电动机就处于单相作业状况。因为转子导体电阻足够大,使得总电磁转矩一直是制动性的转矩,当电动机正转时失掉Uk(操控电压),发生的转矩为负(0<S<1)。而回转时失掉UK,发生的转矩为正(1〈S〈2时〉,不会发生自转现象,能够自行制动,敏捷中止作业,这也是沟通伺服电动机与异步电动机的重要差异。

  不同类型的沟通伺服电动机具有不同的特色。笼型转子沟通伺服电动机具有励磁电流较小、体积较小、机械强度高级特色;可是低速作业不行平稳,有颤动现象。空心杯形转子沟通伺服电动机具有结构简略、保护便利、滚动惯量小、作业滑润、噪声小、没有无线电搅扰、无颤动现象等长处;可是励磁电流较大,体积也较大,转子易变形,功用上不及直流伺服电动机。

  沟通伺服电动机适用于0.1100W小功率自动操控体系中,频率有50Hz、400Hz等多种。笼型转子沟通伺服电动机产品为SL系列。空心杯形转子沟通伺服电动机为SK系列,用于要求作业滑润的体系中。

  直流伺服电动机的根本结构与一般他励直流电动机相同,所不同的是直流伺服电动机的电枢电流很小,换向并不困难,因而都不必装换向磁极,而且转子做得细长,气隙较小,磁路不饱和,电枢电阻较大。按励磁方法不同,可分为电磁式和永磁式两种,电磁式直流伺服电动机的磁场由励磁绕组发生,一般用他励式;永磁式直流伺服电动机的磁场由永久磁铁发生,无需励磁绕组和励磁电流,可减小体积和损耗。为了习惯各种不同体系的需求,从结构上作了许多改善,又开展了低惯量的无槽电枢、空心杯形电枢、印制绕组电枢和无刷直流伺服电动机等种类。

  电磁式直流伺服电动机的作业原理和他励式直流电动机同,因而电磁式直流伺服电动机有两种操控转速方法:电枢操控和磁场操控。对永磁式直流伺服电动机来说,当然只需电枢操控调速一种方法。因为磁场操控调速方法的功用不如电枢操控调速方法,故直流伺服电动机一般都选用电枢操控调速。直流伺服电动机转轴的转向随操控电压的极性改动而改动。

  直流伺服电动机的机械特性与他励直流电动机类似,即n=n0-T。当励磁不变时,对不同电压Ua有一组下降的平行直线。

  直流伺服电动机适用于功率稍大(1600W)的自动操控体系中。与沟通伺服电动机比较,它的调速线性好,体积小,质量轻,发动转矩大,输出功率大。但它的结构杂乱,特别是低速安稳性差,有火花会引起无线电搅扰。近年来,开展了低惯量的无槽电枢电动机、空心杯形电枢电动机、印制绕组电枢电动机和无刷直流伺服电动机,来进步快速呼应才能,习惯自动操控体系的开展需求,如电视摄象机、录音机、XY函数记载永磁沟通伺服电动机

  20世纪80年代以来,跟着集成电路、电力电子技能和沟通可变速驱动技能的开展,永磁沟通伺服驱动技能有了杰出的开展,各国出名电气厂商相继推出各自的沟通伺服电动机和伺服驱动器系列产品并不断完善和更新。沟通伺服体系已成为今世高功用伺服体系的首要开展方向,使本来的直流伺服面对被筛选的危机。90年代今后,世界各国现已产品化了的沟通伺服体系是选用全数字操控的正弦波电动机伺服驱动。沟通伺服驱动设备在传动范畴的开展一日千里。永磁沟通伺服电动机同直流伺服电动机比较,首要长处有:

  自从德国MANNESMANN的Rexroth公司的Indramat分部在1978年汉诺威交易饱览会上正式推出MAC永磁沟通伺服电动机和驱动体系,这标志着此种新一代沟通伺服技能已进入实用化阶段。到20世纪80年代中后期,各公司都已有完好的系列产品。整个伺服设备商场都转向了沟通体系。前期的模仿体系在比如零漂、抗搅扰、牢靠性、精度和柔性等方面存在缺乏,尚不能彻底满意运动操控的要求,近年来跟着微处理器、新式数字信号处理器(DSP)的使用,呈现了数字操控体系,操控部分可彻底由软件进行,别离称为摪胧 只瘮或摶旌鲜綌、撊 只瘮的永磁沟通伺服体系。

  到现在为止,高功用的电伺服体系大多选用永磁同步型沟通伺服电动机,操控驱动器多选用快速、精确定位的全数字方位伺服体系。典型出产厂家如德国西门子、美国科尔摩根和日本松下及安川等公司。

  日本安川电机制作所推出的小型沟通伺服电动机和驱动器,其间D系列适用于数控机床(最高转速为1000r/min,力矩为0.25~2.8N.m),R系列适用于机器人(最高转速为3000r/min,力矩为0.016~0.16N.m)。之后又推出M、F、S、H、C、G 六个系列。20世纪90年代先后推出了新的D系列和R系列。由旧系列矩形波驱动、8051单片机操控改为正弦波驱动、80C、154CPU和门阵列芯片操控,力矩动摇由24%下降到7%,并进步了牢靠性。这样,只用了几年时刻构成了八个系列(功率规模为0.05~6kW)较完好的体系,满意了作业机械、转移组织、焊接机械人、安装机器人、电子部件、加工机械、印刷机、高速卷绕机、绕线机等的不同需求。

  日本其他厂商,例如:三菱电动机(HC-KFS、HC-MFS、HC-SFS、HC-RFS和HC-UFS系列)、东芝精机(SM系列)、大隈铁工所(BL系列)、三洋电气(BL系列)、立石电机(S系列)等很多厂商也进入了永磁沟通伺服体系的竞赛队伍。

  德国力士乐公司(Rexroth)的Indramat分部的MAC系列沟通伺服电动机共有7个机座号92个标准。

  德国西门子(Siemens)公司的IFT5系列三相永磁沟通伺服电动机分为标准型和短型两大类,共8个机座号98种标准。据称该系列沟通伺服电动机与相同输出力矩的直流伺服电动机IHU系列比较,分量只需后者的1/2,配套的晶体管脉宽调制驱动器6SC61系列,最多的可供6个轴的电动机操控。

  德国宝石(BOSCH)公司出产铁氧体永磁的SD系列(17个标准)和稀土永磁的SE系列(8个标准)沟通伺服电动机和Servodyn SM系列的驱动操控器。

  美国出名的伺服设备出产公司Gettys曾一度作为Gould 电子公司一个分部(Motion Control Division),出产M600系列的沟通伺服电动机和A600 系列的伺服

  美国A-B(ALLEN-BRADLEY)公司驱动分部出产1326型铁氧体永磁沟通伺服电动机和1391型沟通PWM伺服操控器。电动机包含3个机座号共30个标准。

  I.D.(Industrial Drives)是美国出名的科尔摩根(Kollmorgen)的工业驱动分部,曾出产BR-210、BR-310、BR-510 三个系列共41个标准的无刷伺服电动机和BDS3型伺服驱动器。自1989年起推出了全新系列规划的摻鹣盗袛(Goldline)永磁沟通伺服电动机,包含B(小惯量)、M(中惯量)和EB(防爆型)三大类,有10、20、40、60、80五种机座号,每大类有42个标准,悉数选用钕铁硼永磁资料,力矩规模为0.84~111.2N.m,功率规模为0.54~15.7kW。配套的驱动器有BDS4(模仿型)、BDS5(数字型、含方位操控)和Smart Drive(数字型)三个系列, 最大接连电流55A。Goldline系列代表了今世永磁沟通伺服技能最新水平。

  爱尔兰的Inland原为Kollmorgen在国外的一个分部,现合并到AEG,以出产直流伺服电动机、直流力矩电动机和伺服放大器而出名。出产BHT1100、2200、3300三种机座号共17种标准的SmCo永磁沟通伺服电动机和八种操控器。

  原苏联为数控机床和机器人伺服操控开发了两个系列的沟通伺服电动机。其间ДBy系列选用铁氧体永磁,有两个机座号,每个机座号有3种铁心长度,各有两种绕组数据,共12个标准,接连力矩规模为7~35N.m。2ДBy系列选用稀土永磁,6个机座号17个标准,力矩规模为0.1~170N.m,配套的是3ДБ型操控器。

  近年日本松下公司推出的全数字型MINAS系列沟通伺服体系,其间永磁沟通伺服电动机有MSMA系列小惯量型,功率从0.03~5kW,共18种标准;中惯量型有MDMA、MGMA、MFMA三个系列,功率从0.75~4.5kW,共23种标准,MHMA系列大惯量电动机的功率规模从0.5~5kW,有7种标准。

  韩国三星公司近年开发的全数字永磁沟通伺服电动机及驱动体系,其间FAGA沟通伺服电动机系列有CSM、CSMG、CSMZ、CSMD、CSMF、CSMS、CSMH、CSMN、CSMX多种类型,功率从15W~5kW。

  现在常选用摴时浠 蕯(Powerrate)这一归纳目标作为伺服电动机的品质因数,衡量比照各种交直流伺服电动机和步进电动机的动态呼应功用。功率改动率表明电动机接连(额外)力矩和转子滚动惯量之比。

  按功率改动率进行核算剖析可知,永磁沟通伺服电动机技能目标以美国I.D 的Goldline系列为最佳,德国Siemens的IFT5系列次之。