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伺服电机内里结构及其就事途理

  交流伺服电动机定子的结构基本上与电容分相式单相异步电动机肖似•。其定子上装有两个地点互差90的绕组,一个是励磁绕组Rf,它长期接在相易电压Uf上•;另一个是操纵绕组L,联接把握信号电压Uc。因此交流伺服电动机又称两个伺服电动机。

  交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式,但为了使伺服电动机具有较宽的调疾周围、线性的刻板特性,无“自转”形象和快快响应的本能,它与通常电动机相比,应具有转子电阻大和转机惯量小这两个特征。此刻愚弄较多的转子结构有两种样子:一种是拔取高电阻率的导电原料做成的高电阻率导条的鼠笼转子,为了减小转子的转折惯量,转子做得苗条;另一种是选取铝合金制成的空腹杯形转子,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安顿固定的内定子。空腹杯形转子的波折惯量很小,反应急速,并且运转宁静,是以被平常拔取••。

  换取伺服电动机在没有左右电压时,定子内只有励磁绕组发生的脉动磁场,转子静止不动•。当有驾驭电压时,定子内便发生一个盘旋磁场,转子沿扭转磁场的方针旋绕•,在负载恒定的情状下,电动机的转速随把持电压的大小而转移,当驾驭电压的相位相反时,伺服电动机将反转。

  交流伺服电动机的就事理由与分相式单相异步电动机即使相通,但前者的转子电阻比后者大得多,以是伺服电动机与单机异步电动机比拟,有三个明明特点:

  由于转子电阻大,其转矩特征曲线所示,与平常异步电动机的转矩特性曲线比较,有显明的鉴识•。它可使临界转差率S0>1,如此不只使转矩特色(板滞特点)更亲昵于线性,而且具有较大的起动转矩。因而,当定子一有控制电压,转子立刻波折,即具有起动速、机动度高的特点。

  平常运转的伺服电动机•,只有失去驾驭电压,电机即刻阻止运转。当伺服电动机丢失驾驭电压后,它处于单相运行样子,由于转子电阻大,定子中两个相反计划旋转的扭转磁场与转子效力所发作的两个转矩特点(T1-S1、T2-S2曲线)以及关成转矩特色(T-S曲线)

  交换伺服电动机的输出功率大凡是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。

  换取伺服电动机运行稳固、噪音小。但把持特色口角线性,况且由于转子电阻大,打发大,服从低,于是与同容量直流伺服电动机比拟,体积大、重量重,以是只适用于0.5-100W的小功率操纵体系。

  伺服电机内里的转子是永磁铁,驱动器控制的U/V/W三相电发作电磁场,转子在此磁场的作用下转移,同时电机自带的编码器反馈灯号给驱动器,驱动器坚守反馈值与对象值举行比较,调理转子转动的角度。伺服电机的精度决心于编码器的精度(线数)。

  伺服电动机在伺服体系中驾驭板滞元件运转的策划机。是一种补助马达间接变快装置。又称实行电动机,在自愿控制体系中,用作履行元件,把所收到的电暗记更正成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和换取伺服电动机两大类,其严浸特色是,当旗号电压为零时无自转景色,转速随着转矩的增加而匀速低重。

  有刷电机资本低,结构简略,启动转矩大,调快领域宽,把握方便,必要维护,但捍卫简便(换碳刷),发作电磁干扰,对境遇有请求。以是它不妨用于对资本敏感的通常资产和民用场合。

  无刷电机体积小,浸量轻,功用大,反响快,速度高,惯量小,转动滑润,力矩巩固。左右庞大,容易收工智能化,其电子换相方式灵便,无妨方波换相或正弦波换相。电机免警戒•,成就很高,运行温度低,电磁辐射很小,长寿命,可用于各种境况。

  调换伺服电机也是无刷电机,分为同步和异步电机•,当前举止左右中大凡都用同步电机•,它的功率领域大,可以做到很大的功率。大惯量•,最高挫折速度低,且随着功率增大而快速降落。以是相符做低疾不变运行的诈欺。

  伺服电动机又叫奉行电动机,或叫摆布电动机。在自动驾御体例中,伺服电动机是一个奉行元件,它的恶果是把暗记(左右电压或相位)调动成板滞位移,也便是把收受到的电暗记变为电机的一定转快或角位移•。其容量但凡在0.1-100W••,常用的是30W以下。伺服电动机有直流和换取之分。

  交换伺服电动机定子的结构根底上与电容分相式单相异步电动机相通,如图1所示•。其定子上装有两个场所互差90的绕组,一个是励磁绕组Rf,它永世接在调换电压Uf上;另一个是驾御绕组L,联接左右灯号电压Uc。以是相易伺服电动机又称两个伺服电动机。

  互换伺服电动机的转子大凡做成鼠笼式,但为了使伺服电动机具有较宽的调快范围、线性的刻板特色,无“自转”情景和速速反响的机能,它与平常电动机相比,应具有转子电阻大和转嫁惯量小这两个特性•。而今欺骗较多的转子组织有两种状态:一种是选取高电阻率的导电资料做成的高电阻率导条的鼠笼转子•,为了减小转子的转嫁惯量,转子做得悠久•;另一种是采用铝关金制成的空肚杯形转子,杯壁很薄,仅0.2-0.3mm,为了减小磁路的磁阻,要在空腹杯形转子内睡觉固定的内定子,如图2所示。空腹杯形转子的改观惯量很小,响应快疾•,而且运转稳固,于是被普通采用。

  调换伺服电动机在没有支配电压时,定子内只要励磁绕组发生的脉动磁场,转子静止不动。当有驾御电压时,定子内便出现一个挽回磁场,转子沿回旋磁场的办法挽回,在负载恒定的景况下,电动机的转速随左右电压的大小而改观,当控制电压的相位相反时,伺服电动机将回转。

  相易伺服电动机的服务意义与分相式单相异步电动机假使好像,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拟,有三个光鲜特性•:

  由于转子电阻大,其转矩特征曲线所示,与一般异步电动机的转矩特征曲线相比,有明明的判别•。它可使临界转差率S0>1,云云不光使转矩特性(死板特性)更逼近于线性•,而且具有较大的起动转矩。因此•,当定子一有左右电压•,转子立即改变,即具有起动速••、灵动度高的特征。

  平常运转的伺服电动机,只要丢失操纵电压,电机立即拦阻运转。当伺服电动机失掉操纵电压后,它处于单相运行样式,由于转子电阻大,定子中两个相反方向回旋的旋绕磁场与转子效力所产生的两个转矩特性(T1-S1、T2-S2曲线)以及合成转矩特点(T-S曲线所示•,与寻常的单相异步电动机的转矩特质(图中T-S曲线)不合。这时的合成转矩T是制动转矩,从而使电动机敏捷遏制运转。

  图5是伺服电动机单相运行时的死板特征曲线。负载势必时,把持电压Uc愈高,转速也愈高•,在支配电压一定时,负载增进,转快低落。

  互换伺服电动机的输出功率日常是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。

  调换伺服电动机运行安稳、噪音小•。但操纵特点诟谇线性,而且由于转子电阻大,消磨大•,效力低,是以与同容量直流伺服电动机比拟,体积大、浸量浸,于是只适用于0.5-100W的小功率驾御体例。

  直流伺服电动机的组织和平常直流电动机相似,只是为了减小挫折惯量而做得悠长一些。它的励磁绕组和电枢永诀由两个孑立电源供电•。也有永磁式的,即磁极是悠长磁铁。寻常选拔电枢支配,便是励磁电压f势必,筑设的磁通量也是定值•,而将摆布电压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区别独揽电压下(Uc为额定支配电压)的死板特征曲线。由图可见:在势必负载转矩下•,当磁通宁静时,如若升高电枢电压,电机的转快就抬高;反之,低落电枢电压,转疾就低浸;当Uc=0时,电动机立地停转。要电动机展转,可转变电枢电压的极性•。

  直流伺服电动机和相易伺服电动机比拟,它具有刻板特色较硬、输出功率较大、不自转,起动转矩大等优点•。

  互换伺服电机的定子装有三相对称的绕组•,而转子是悠久磁极。当定子的绕组中经历三相电源后,定子与转子之间必然发生一个盘旋场。这个旋绕磁场的转疾称为同步转速。电机的转速也即是磁场的转疾。由于转子有磁极,所以在极低频率下也能回旋运行。是以它比异步电机的调速领域更宽。而与直流伺服电机比拟,它没有死板换向器,加倍是它没有了碳刷,全盘打扫了换向时出现火花对死板形成的磨损,另酬酢流伺服电机自带一个编码器。可能随时将电机运行的景遇“呈报”给驱动器,驱动器又恪守获取的“申述”更正确的掌握电机的运行。由此可见相易伺服电机好处确实良多。只是本领含量也高了,价钱也高了。最浸要是对交流伺服电机的调试身手普及了。也就是电机虽好•,如果调试不好肖似是问题多多。 伺服电机内中的转子是永磁铁,驱动器操纵的U/V/W三相电出现电磁场,转子在此磁场的功效下变化,同时电机自带的编码器反馈灯号给驱动器•,驱动器依照反馈值与计划值举办比较,调解转子变化的角度。伺服电机的精度决断于编码器的精度(线. 什么是伺服电机?有几种榜样?任事特质是什么?

  答:伺服电动机又称实施电动机,在主动左右系统中,用作实行元件,把所收到的电暗记变换成电动机轴上的角位移或角快度输出。分为直流和换取伺服电动机两大类,其紧要特质是,当旗号电压为零时无自转景象,转速随着转矩的增加而匀快低落,讨教交流伺服电机和无刷直流伺服电机在机能上有什么判别?答•:调换伺服要好极少,来因是正弦波操纵,转矩脉动小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比较简易,低贱。

  永磁互换伺服电动机20世纪80年月以来•,随着集成电路、电力电子手艺和交换可变速驱动本事的发展,永磁相易伺服驱动本事有了优异的进展,各国着名电气厂商相继推出各自的相易伺服电动机和伺服驱动器系列产品并向来圆满和改良。互换伺服体系已成为现代高性能伺服系统的沉要起色主张,使原来的直流伺服面临被裁汰的危急。90年代从此,全国各国已经商品化了的交换伺服体例是拔取全面字摆布的正弦波电动机伺服驱动。交流伺服驱动装配在传动周围的起色日月牙异。永磁调换伺服电动机同直流伺服电动机比力,要紧益处有:⑴无电刷和换向器•,因此管事信得过•,对保护和调养仰求低。⑵定子绕组散热对照简捷。⑶惯量小,易于升高系统的快速性。⑷相符于高快肆意矩办事样子。⑸同功率下有较小的体积和重量。

  互换伺服电动机的定子绕组和单相异步电动机肖似,它的定子上装有两个在空间进出90电角度的绕组,即励磁绕组和左右绕组•。运行时励磁绕组长远加上势必的互换励磁电压•,独揽绕组上则加大小或相位随暗号转折的驾驭电压。转子的结构形状笼型转子和空肚杯型转子两种。笼型转子的结构与凡是笼型异步电动机的转子相似•,但转子做的悠长,转子导体用高电阻率的资料作成。其主意是为了减小转子的变化惯量,增加启动转矩对输入灯号的快快反映和制服自转地步•。空肚杯形转子相易伺服电动机的定子分为外定子和内定子两局部。外定子的组织与笼型互换伺服电动机的定子肖似,铁心槽内放有两相绕组。空心杯形转子由导电的非磁性材料(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,厚度寻常在0.20.8mm,以是转化惯量小,行动速且矫捷。

  调换伺服电动机的管事理由和单相异步电动机一样,LL是有固定电压励磁的励磁绕组,LK是有伺服夸张器供电的把持绕组,两相绕组在空间出入90电角度。假如IL与Ik 的相位差为90,而两相绕组的磁动势幅值又相等,这种形态称为对称形状。与单相异步电动机肖似,这时在气隙中发作的合成磁场为一挽回磁场,其转疾称为同步转速。旋转磁场与转子导体相对切割,在转子中形成觉得电流。转子电流与旋绕磁场互相功效产生转矩,使转子挽回。借使变更加在控制绕组上的电流的大小或相位差,就风险了对称样子,使挽回磁场缩小,电动机的转疾低浸。电机的就事状态越分歧称,总电磁转矩就越小,当撤消驾御绕组上灯号电压以来,电动机当即阻碍转机。这是交流伺服电动机在运行上与但凡异步电动机的鉴识。互换伺服电动机有以下三种转速驾御形式:

  (1)幅值支配 左右电流与励磁电流的相位差保持90稳定•,转变操纵电压的大小。(2) 相位摆布 把握电压与励磁电压的大小,维持额定值巩固,变化摆布电压的相位。

  (3)幅值相位驾御 同时改变操纵电压幅值和相位。相易伺服电动机转轴的转向随摆布电压相位的反相而变化。

  伺服电动机的就事特性是以死板特色和调理特性为表征•。在操纵电压必然时,负载增进•,转疾降低;它的安排特质是在负载一定时,控制电压越高,转速也越高。伺服电动机有三个分明特色:

  (1)启动转矩大由于转子导体电阻很大••,可使临界转差率Sm>1,定子一加上独揽电压,转子立即启动运转.

  (3)无自转景色控制信号没落后,电动机扭转向来的征象称"自转".自转表象危险了伺服性,清楚要防范.寻常运转的伺服电动机唯有遗失控制电压后,伺服电动机就处于单相运行形态。由于转子导体电阻充满大,使得总电磁转矩长久是制动性的转矩,当电动机正转时丧失Uk(把握电压),产生的转矩为负(0<S<1)。而展转时失落UK,形成的转矩为正(1〈S〈2时〉,不会发作自转形象,无妨自行制动,迅速制止运转•,这也是交流伺服电动机与异步电动机的要紧判别•。

  不合典型的换取伺服电动机具有不合的特征。笼型转子相易伺服电动机具有励磁电流较小、体积较小、刻板强度高档特点;只是低速运行不够安定,有抖动地步。空腹杯形转子交流伺服电动机具有组织浅易、捍卫轻便、转移惯量小、运行光滑、噪声小、没有无线电扰乱、无发抖征象等利益;但是励磁电流较大,体积也较大,转子易变形,机能上不及直流伺服电动机。

  换取伺服电动机实用于0.1100W小功率自动把握体系中,频率有50Hz、400Hz等多种。笼型转子互换伺服电动机产品为SL系列。空肚杯形转子换取伺服电动机为SK系列,用于哀求运行滑润的系统中。

  直流伺服电动机的根底组织与通常你们们励直流电动机好像,所分别的是直流伺服电动机的电枢电流很小,换向并不窘蹙,因此都不用装换向磁极•,况且转子做得悠长,气隙较小,磁途不饱和,电枢电阻较大•。按励磁式样分化•,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形成•,通常用他励式;永磁式直流伺服电动机的磁场由永远磁铁发生,无需励磁绕组和励磁电流,可减小体积和损耗。为了吻合种种不同系统的需要,从构造上作了良多修正,又转机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品种。

  电磁式直流伺服电动机的处事道理和我们励式直流电动机同,所以电磁式直流伺服电动机有两种驾御转速形式•:电枢安排和磁场安排。对永磁式直流伺服电动机来说,当然惟有电枢安排调速一种形式。由于磁场摆布调速方式的功能不如电枢驾御调速体例•,故直流伺服电动机大凡都选择电枢摆布调快。直流伺服电动机转轴的转向随掌握电压的极性蜕变而改变•。

  直流伺服电动机的呆板特色与他励直流电动机相似,即n=n0-T。当励磁太平时,对不同电压Ua有一组降低的平行直线。

  直流伺服电动机实用于功率稍大(1600W)的主动驾御体例中。与相易伺服电动机相比,它的调快线性好,体积小,质量轻,启动转矩大,输出功率大•。但它的组织纷乱,更加是低快不乱性差••,有火花会引起无线电干扰•。频年来,希望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,来进步快速反映能力,适合主动安排体系的开展需要,如电视摄象机•、录音机、XY函数记录永磁相易伺服电动机

  20世纪80年月以后,随着集成电途、电力电子技艺和调换可变快驱动技能的转机,永磁交流伺服驱动手艺有了出色的转机,各国驰名电气厂商相继推出各自的调换伺服电动机和伺服驱动器系列产品并不断完善和改善。相易伺服体例已成为今生高机能伺服体系的紧要希望主张,使本来的直流伺服面临被节减的危机。90年头以后,全国各国照旧商品化了的互换伺服编制是拔取总共字安排的正弦波电动机伺服驱动。换取伺服驱动安装在传动范围的进步日月牙异•。永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比力,主要所长有:

  自从德国MANNESMANN的Rexroth公司的Indramat分部在1978年汉诺威营业博览会上正式推出MAC永磁互换伺服电动机和驱动体例,这象征着此种新一代交换伺服时间已参加关用化阶段。到20世纪80年月中后期,各公司都已有圆满的系列产品。全盘伺服装置阛阓都转向了交换体系。早期的效法体例在诸如零漂、抗侵犯•、信得过性、精度和柔性等方面保存不足,尚不能悉数得意举措独揽的乞求,近年来随着微关照器、新型数字旗号打点器(DSP)的诈骗,浮现了数字左右体系,把握限定可总共由软件实行,永诀称为摪胧 只瘮或摶旌鲜綌、撊 只瘮的永磁互换伺服编制。

  到此刻为止,高功能的电伺服体例大多拔取永磁同步型调换伺服电动机•,掌握驱动器多选拔速疾、的确定位的周详字地点伺服体例。榜样临盆厂家如德国西门子、美国科尔摩根和日本松下及安川等公司••。

  日本安川电机缔造所推出的小型互换伺服电动机和驱动器,其中D系列适用于数控机床(最高转疾为1000r/min,力矩为0.25~2.8N.m),R系列实用于刻板人(最高转疾为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岁首先后推出了新的D系列和R系列。由旧系列矩形波驱动、8051单片机安排改为正弦波驱动、80C•、154CPU和门阵列芯片支配•,力矩动摇由24%下降到7%,并普及了靠得住性。这样,只用了几年时间爆发了八个系列(功率界限为0.05~6kW)较完好的编制,疾意了就事刻板•、搬运机构、焊接呆板人、装置板滞人、电子部件、加工机器、印刷机•、高速卷绕机、绕线机等的不合需要。

  日本其他们厂商,譬喻: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)等浩瀚厂商也进入了永磁交流伺服系统的角逐步队。

  德国力士乐公司(Rexroth)的Indramat分部的MAC系列交换伺服电动机共有7个机座号92个规格。

  德国西门子(Siemens)公司的IFT5系列三相永磁调换伺服电动机分为模范型和短型两大类•,共8个机座号98种规格。据称该系列相易伺服电动机与相同输功能矩的直流伺服电动机IHU系列比较,重量只有后者的1/2,配套的晶体管脉宽调制驱动器6SC61系列•,最多的可供6个轴的电动机把握。

  德国宝石(BOSCH)公司临盆铁氧体永磁的SD系列(17个规格)和稀土永磁的SE系列(8个规格)相易伺服电动机和Servodyn SM系列的驱动安排器。

  美国知名的伺服装置坐蓐公司Gettys曾一度当作Gould 电子公司一个分部(Motion Control Division),生产M600系列的换取伺服电动机和A600 系列的伺服

  美国A-B(ALLEN-BRADLEY)公司驱动分部临盆1326型铁氧体永磁相易伺服电动机和1391型换取PWM伺服掌握器。电动机包罗3个机座号共30个规格。

  I.D.(Industrial Drives)是美国着名的科尔摩根(Kollmorgen)的物业驱动分部,曾临蓐BR-210、BR-310、BR-510 三个系列共41个规格的无刷伺服电动机和BDS3型伺服驱动器。自1989年起推出了崭新系列盘算的摻鹣盗袛(Goldline)永磁相易伺服电动机,征求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个规格,全面拔取钕铁硼永磁资料•,力矩领域为0.84~111.2N.m,功率领域为0.54~15.7kW。配套的驱动器有BDS4(仿效型)、BDS5(数字型、含所在把持)和Smart Drive(数字型)三个系列, 最大不绝电流55A。Goldline系列代表了今世永磁换取伺服技艺最新水准。

  爱尔兰的Inland原为Kollmorgen在外洋的一个分部,现关并到AEG,以生产直流伺服电动机、直流力矩电动机和伺服延长器而闻名。坐蓐BHT1100、2200、3300三种机座号共17种规格的SmCo永磁交流伺服电动机和八种把握器。

  原苏联为数控机床和机器人伺服把持设备了两个系列的调换伺服电动机。个中ДBy系列选取铁氧体永磁•,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个规格,连续力矩范畴为7~35N.m。2ДBy系列选择稀土永磁,6个机座号17个规格,力矩界限为0.1~170N.m,配套的是3ДБ型掌握器。

  近年日本松下公司推出的所有字型MINAS系列换取伺服体系,其中永磁交流伺服电动机有MSMA系列小惯量型,功率从0•.03~5kW,共18种规格•;中惯量型有MDMA、MGMA、MFMA三个系列,功率从0.75~4.5kW,共23种规格,MHMA系列大惯量电动机的功率范畴从0.5~5kW,有7种规格。

  韩国三星公司近年修造的全数字永磁互换伺服电动机及驱动系统,个中FAGA互换伺服电动机系列有CSM、CSMG、CSMZ•、CSMD、CSMF、CSMS、CSMH、CSMN、CSMX多种型号,功率从15W~5kW。

  现在常选择摴时浠 蕯(Powerrate)这一综闭指标看成伺服电动机的品德因数,衡量较量各类交直流伺服电动机和步进电动机的动态反响职能。功率转折率泄露电动机无间(额定)力矩和转子改观惯量之比•。

  按功率蜕变率举办策画阐明可知,永磁换取伺服电动机工夫指标以美国I.D 的Goldline系列为最佳,德国Siemens的IFT5系列次之。

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