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《发那科伺服电机》

来源:互联网收集 日期:2018-03-10 14:46:01 分类:主持词范文 阅读:
范文壹:走进发那科 | 伺服电机加工工厂介绍

'由机器人生产机器人和自动化产品'、'在双休日也能长时间无人运转',这些都是不断推进工厂自动化和机器人化的FANUC工厂的标签。作为智能制造的“源头”,FANUC工厂已累计出货超过45万台工机器人、360万台CNC、1700万台伺服电机、以及30万台各类智能机器。

今天小编要带你参观的是发那科伺服电机加工工厂。

伺服电机加工工厂是对发那科制造的各类电机的件进行加工的工厂。电机件由于轴或法兰盘之类旋转对称状的件较多,所以主要借助车床与外圆磨床进行加工。发那科机器人搭配机床的简单加工单元,连接多处自动仓库,实现了材料供给加工清洗、检查、出厂的壹条龙自动化。

连接自动仓库的加工单元组

在各加工单元,发那科机器人上装配有伺服驱动的机械手与机器人用视觉系统iRVision,对各类零件的搬运与向加工机的装卸、加工后的清洗及吹扫、毛刺去除实施自动化作。通过自动进行加工件的在线测量,以及基于测量结果对加工机进行调整,可实现稳定的微米#高精度加工

充分利用伺服机械手及iRVision

加工工厂环境严酷,切削液的雾会附着在加工机及机器人上,而通过高可靠性的发那科产CNC及机器人则能够实现长期稳定的生产。对于加工机排放切屑的自动搬运、切削液的浓度与供给量的自动理、切削液中混入的切屑与机油的自动分离等,除夹具更换以外的作均实现了免维护,从而能够以较少操作人员运营多个加工单元。此外,为了提高品质及产品追踪,好近还开始实施向电机件刻印二维码的作

使用激光刻印机刻印二维码的发那科机器人

刻印有二维码的电机

电机件上刻印的二维码,关联着加工时间与加工单元编号、加工条件等生产信息,有利于提高品质以及追踪产品。

未完待续

范文二:伺服电机

长期以来,在要求调速性能较高的场合,壹直占据主导地位的是应用直流电动机的调速系统。但直流电动机都存在壹些固有的缺点,如电刷和换向器易磨损,需经常维护。换向器换向时会产生火花,使电动机的好高速度受到限制,也使应用环境受到限制,而且直流电动机结构复杂,制造困难,所用钢铁材料消耗大,制造成本高。而交流电动机,特别是鼠笼式感应电动机没有上述缺点,且转子惯量较直流电机小,使得动态响应更好。在同样体积下,交流电动机输出功率可比直流电动机提高10﹪~70﹪,此外,交流电动机的容量可比直流电动机造得大,达到更高的电压和转速。现代数控机床都倾向采用交流伺服驱动,交流伺服驱动已有取代直流伺服驱动之势。

注释:

直流电动机的调速系统:直流电动机广泛应用于各种场合,为使机械设备以合理速度进行工作则需要对直流电机进行调速。该实验中搭建了基于C8051F020单片机的转速单闭环调速系统,利用PWM信号改变电动机电枢电压,并由软件完成转速单闭环PI控制,旨在实现直流电动机的平滑调速,并对PI控制原理及其参数的确定进行更深的理解。实验结果显示,控制8位PWM信号输出可平滑改变电动机电枢电压,实现电动机升速、降速及反转等功能。实验中使用霍尔元件进行电动机转速的检测、反馈。期望转速则可通过功能按键给定。当选择比例参数为0.08、积分参数为0.01时,电机转速可以在3秒左右达到稳定。由实验结果知,该单闭环调速系统可对直流电机进行调速,达到预期效果。

关键字:直流电机, C8051F020,PWM,调速,数字式

鼠笼式感应电动机:

电动机的定子上为三相散嵌式分布绕组,转子为笼式的导条(因该导条状与鼠笼相似,所以又称鼠笼式异步电动机)。电动机在定子绕组加三相交流电后,会成旋转磁场,其转子上的闭合的导条会因为切割定子磁场的磁力线而感应出电势和电流,而带电(电流)的导体在磁场中就会产生运动,这样电动机转子就旋转起来了这就是鼠笼式三相异步电动机的工作原理

这种电动机的优点是结构简单,转子上无绕组,维修成本低,而使用寿命长。使用的场合很多了,几乎使用在日常生活、工厂设备、港口码头、油田等各个域。

关键字: 转子 优点

目录

1. 交流伺服电机的工作原理…………………………………3

1.1 交流伺服电机的工作原理

1.2 交流伺服电机的发展过程

1.3 交流伺服电机的前景

2.数控机床伺服系统工作原理 ……………………………….8

2.1

数控机床的伺服种类

2.2 闭环、开环、

半闭环系统的工作原理

3.交流伺服电机在数控机床中的应用……………………..11

3.1 交流伺服电机在数控机床中的应用

3.2 交流伺服系统发展简介

3.3 交流伺服电机优势

3.4 交流伺服电机在机械中得重要性

总结

交流伺服电机工作原理

伺服电机内的转子是永磁铁,驱动器控制的U/V/W三相电成电磁场,转子在此磁场的作用下转动,同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器,驱动器根据反馈值与目标值进行比较,调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)。

伺服电动机又称执行电动机,在自动控制系统中,用作执行元件,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。分为直流和交流伺服电动机两大类,其主要特点是,当信号电压为零时无自转现象,转速随着转矩的增加而匀速下降,

永磁交流伺服电动机

20世纪80年代以来,随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术的发展,永磁交流伺服驱动技术有了突出的发展,各著名电厂商相继推出各自的交流伺服电动机和伺服驱动器系列产品并不断完善和更新。交流伺服系统已成当代高性能伺服系统的主要发展方向,使原来的直流伺服面临被淘汰的危机。90年代以后,世界各已经商品化了的交流伺服系统是采用全数字控制的正弦波电动机伺服驱动。交流伺服驱动装置在传动域的发展日新月异。永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比较,主要优点有:

⑴无电刷和换向器,因此工作可靠,对维护和保养要求低。

⑵定子绕组散热比较方便。

⑶惯量小,易于提高系统的快速性。

⑷适应于高速大力矩工作状态。

⑸同功率下有较小的体积和重量。

自从德MANNESMANN的Rexroth公司的Indramat分在1978年汉诺威贸易博览会上正式推出MAC永磁交流伺服电动机和驱动系统,这标志着此种新壹代交流伺服技术已进入实用化阶段。到20世纪80年代中后期,各公司都已有完整的系列产品。整个伺服装置市场都转向了交流系统。早期的模拟系统在诸如零漂、抗干扰、可靠性、精度和柔性等方面存在不足,尚不能完全满足运动控制的要求,近年来随着微处理器、新型数字信号处理器(DSP)的应用,出现了数字控制系统,控制分可完全由软件进行,称为摪永磁交流伺服系统。

到目前为止,高性能的电伺服系统大多采用永磁同步型交流伺服电动机,控制驱动器多采用快速、准确定位的全数字位置伺服系统。典型生产厂家如德西门子、美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交流伺服电动机和驱动器,

其中D系列适用于数控机床(好高转速为1000r/min,力矩为0.25~2.8N.m),R系列适用于机器人(好高转速为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。由旧系列波驱动、8051单片机控制改为正弦波驱动、80C、154CPU和门阵列芯片控制,力矩波动由24%降低到7%,并提高了可靠性。这样,只用了几年时成了八个系列(功率范围为0.05~6kW)较完整的体系,满足了工作机械搬运机构、焊接机械人、装配机器人、电子件、加工机械、印刷机、高速卷绕机、绕线机等的不同需要。以生产机床数控装置而著名的日本法奴克(Fanuc)公司,在20世纪80年代中

期也推出了S系列(13个规格)和L系列(5个规格)的永磁交流伺服电动机。L系列有较小的转动惯量和机械时间常数,适用于要求特别快速响应的位置伺服系统。

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(BL系列)、立石电机(S系列)等众多厂商也进入了永磁交流伺服系统的竞争行列。

德力士乐公司(Rexroth)的Indramat分的MAC系列交流伺服电动机共有7个机座号92个规格。

德西门子(Siemens)公司的IFT5系列三相永磁交流伺服电动机分为标准型和短型两大类,共8个机座号98种规格。据称该系列交流伺服电动机与相同输出力矩的直流伺服电动机IHU系列相比,重量只有后者的1/2,配套的晶体脉宽调制驱动器6SC61系列,好多的可供6个轴的电动机控制。

德宝石(BOSCH)公司生产铁氧体永磁的SD系列(17个规格)和稀土永磁的SE系列(8个规格)交流伺服电动机和Servodyn SM系列的驱动控制器。 美著名的伺服装置生产公司Gettys曾壹度作为Gould 电子公司壹个分(Motion Control Division),生产M600系列的交流伺服电动机和A600 系列的伺服驱动器。后合并到AEG,恢复了Gettys名称,推出A700全数字化的交流伺服系统。美A-B(ALLEN-BRADLEY)公司驱动分生产1326型铁氧体永磁交流伺服电动机和1391型交流PWM伺服控制器。电动机包括3个机座号共30个规格。

I.D.(Industrial Drives)是美著名的科尔摩根(Kollmorgen)的工驱动分,曾生产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年起推出了全新系列设计的摻鹣盗袛永磁交流伺服电动机,包括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,全采用钕铁硼永磁材料,力矩范围为0.84~111.2N.m,功率范围为0.54~15.7kW

。配套的驱动器有BDS4(模拟型)、BDS5(数字型、含位置控制)和Smart Drive(数字型)三个系列好大连续电流5。Goldline系列代表了当代永磁交流伺服技术好新水平。

爱尔兰的Inland原为Kollmorgen在外的壹个分,现合并到AEG,以生产直流伺服电动机、直流力矩电动机和伺服放大器而闻名。生产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控制器。法Alsthom集团在巴黎的Parvex工厂生产LC系列(长型)和GC系列(短型)交流伺服电动机共14个规格,并生产AXODYN系列驱动器。原苏联为数控机床和机器人伺服控制开发了两个系列的交流伺服电动机。其中ДBy系列采用铁氧体永磁,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个规格,连续力矩范围为7~35N.m。2ДBy系列采用稀土永磁,6个机座号17个规格,力矩范围为0.1~170N.m,配套的是3ДБ型控制器。近年日本松下公司推出的全数字型MINAS系列交流伺服系统,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围从0.5~5kW,有7种规格。韩三星公司近年开发的全数字永磁交流伺服电动机及驱动系统,其中FAGA交流伺服电动机系列有CSM、CSMG、CSMZ、CSMD、CSMF、CSMS、CSMH、CSMN、CSMX多种型号,功率从15W~5kW。

现在常采用摴β时浠蕯(Powerrate)这壹综合指标作为伺服电动机的品质因数,衡量对比各种交直流伺服电动机和步进电动机的动态响应性能。功率变化率表示电动机连续(额定)力矩和转子转动惯量之比。按功率变化率进行计算分析可知,永磁交流伺服电动机技术指标以美I.D 的Goldline系列为好佳,德Siemens的IFT5系列次之。

数控机床驱动系统工作原理

数控机床伺服系统是以机床地洞不见的位置和速度为控制量的自动控制系统,又称位置随动系统。它是数控机床的重要组成分,其主要的功能是就收来自CNC装置的指令脉冲,经过壹定信号变换以及电压、功率放大 ,再驱动各加工坐标轴按指令脉冲运动,从而准确的控制他们的速度和位置,达到加工出满足图样要求的工件。

伺服控制方式不同,数控机床的伺服系统可分为开环、闭环、半闭环系统。开环型采用步进电动机驱动,控制方式简单,信号单向传递,无位置反馈,所以精度不高,适用于要求不高的经济型数控机

床。而闭环控制系统采用直流、交流伺服电机驱动,位置检测元件安装于机床运动件上,直接检测工作台的实际位移,可以消除整个传动环节的误

差和间隙,因而具有很高的位置控制精度,主要运用于精度较高的镗铣床、超精车床和加工中心等。半闭环控制系统是从电动机轴上丝杠端进行检测通过检测角位移来间接检测工作台的实际位移。半闭环控制系统环路短、刚度好,间隙小、调适方便、精度较高因此在现在CNC机床中得到广泛的运用。

?

交流伺服电机在数控机床中的应用

机床伺服系统作为机床的主要驱动单元。在数控机床上的运用主要有机床道具定位电机、带制动器伺服电机、主轴电机、机械手旋转定位电机、伺服电机。现在机床的伺服电机都集中在机床的伺服模块上统壹控制。

我从1970年代开始跟踪开发交流伺服技术,主要研究力量集中在高等院校科研单位,以军工、宇航卫星为主要应用方向,不考虑成本因素。主要研究机构是北京机床所、西安微电机研究所、中科院沈阳自动化所等。80年代之后开始进入工域,直到2000年,产伺服停留在小批量、高价格、应用面狭窄的状态,技术水平和可靠性难以满足工需要。2000年之后,随着中变成世界工厂、制造的快速发展为交流伺服提供了越来越大的市场空间,内几家单位开始推出自己品的交流伺服产品。目前内主要的伺服品或厂家有森创(和利时电机)、华中数控、广数、南京埃斯顿、兰州电机厂等。其中华中数控、广数等主要集中在数控机床域。在数控机床中使用永磁无刷伺服电机代替步进电机做进给已经成为标准,分高端产品开始采用永磁交流直线伺服系统。在主轴传动中采用高速永磁交流伺服取代异步变频驱动来提高效率和速度也成为热点。90年代以来,欧、美、日各争相开发应用新壹代高速数控机床,高速电主轴单元转数在30000rpm~100000rpm,工作台的进给速度在分辨率为1μm时达到100m/min,甚至200m/min以上, 在分辨率为0.1μs时,在24m/min以上。当今数控机床突出高速、高精、高动态、高刚性的特点,对位置系统的要求包括:定位速度和轮廓切削进给速度;定位精度和轮廓切削精度;精加工的表面粗糙度;在外界干扰下的稳定性。这些要求的满足主要取决于伺服系统的静态、动态特性。我们已经看到产伺服系统比如广数的产品在经济型数控机床上的广泛应用,但是在中高档数控机床上采用产伺服系统仍然面临困难,性能是壹个重要方面,还有就是稳定性和可靠性,或许品效应

也是难以短时间逾越的障碍。

总结

本篇文章对伺服电机的发展、伺服系统的工作原理、伺服电机在数控机床上面的应用以及对伺服系统的简单介绍。可以看出伺服电机在现在机床

驱动系统中扮演这重要的角色,现代的伺服电机发展十分的迅速,能充分的适应现代市场对驱动系统的需求。在目前内的数字控制系统中,步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现,交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势,运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。

参考文献

①程树康:《交流伺服电机及其控制》【M】,机械出版社,2008

②郭小波:《电机与电力拖动》【M】,北京航空航天大学,2007

③颜嘉男:《伺服电机应用技术》【M】,科学出版社,2010

④陈世坤:《电机设计》【M】,机械出版社,2004

⑤张志军、柳文灿:《数控机床故障诊断与维修》【M】,北京理工大学出版社,2010

⑥仲民:《机械控制工程基础》【M】,防工出版社,2010

⑦杨 耕:《电机与运动控制系统》【M】,清华大学出版社,2006

⑧巫付专:《控制电机及其应用》【M】,电子出版社,2010

⑨蔡厚道、杨家兴:《数控机床构造》【M】,北京理工大学出版社,2010

文三:SNMA伺服电机

SMF系列永磁同步伺服电机

概 述:

“稳定,拥抱高精度”是森力玛电机推出新壹代SMF系列永磁同步伺服电机时的基本思路。森力玛以多年设计制造特殊电机、专配电机的经验基础,结合欧洲、日本伺服电机的先进设计制造技术,采用目前全球先的“电机电磁设计”技术为机器产界精心打造出了全新壹代“SMF系列永磁同步伺服电机”。SMF系列永磁同步伺服电机使用独1特的高性能钕铁硼永磁体,电机具有高能积性比与高转矩惯量比,体积小、惯量低、动态快速响应能力强是该系列伺服电机好大的特点。森力玛SMF永磁同步伺服电机中的L小功率低惯量系列与H大功率大扭矩系列将为机器产界中正在寻求更具稳定、更具精准、更具操控性能的工程师们提供好佳解决方案,让我们的运动更精彩!

特点:

● 高能积比、能量密度强、功率密度高,伺服电机的结构紧凑,尺寸小巧美观 ● 高转矩惯量比使低惯量与大力矩紧密配合实现高动态响应特性

● 特殊定子、转子尺寸搭配独1特磁场设计好大程度地降低齿槽转矩,运行更加平稳 ● 大转矩设计提高了伺服电机的操控性,控制精度得以wanmei表现

● 定转子采用高性能低损耗矽钢片,转子磁钢为高性能钕铁硼永磁材料,超高的内禀矫顽力保证了永磁体的抗去磁能力更坚强

● B#温升设计F#绝缘制造,采用高分子绝缘材料、真空压力浸漆制造工艺及特殊的绝缘结构设计,使电绕组绝缘耐力及机械强度得以大大提升,足以胜任伺服电机的高加速度提升及抵抗变频的高频电流冲击突破电压对绝缘的破坏 ● 正弦波磁场设计具有效率高、恒转矩调速特性范围宽、宽范围恒功率调速特性,调速平稳、转矩平稳无转矩脉动现象 ● 平衡质量高,振动等#为R#(降振#)

应用域:

加工设备和机床、塑料机械、食品机械、纺织机械、包装机械、印刷机械、瓦楞

纸设备„„

1. 型号说明

框号 电压代号 额定功率(kW) 额定转速(rpm) 功率等#代号 永磁同步伺服电机代号

订货须知:

1. 功功率等#代号:L表示3kW及以下小功率低惯量伺服电机,H表示3kW以上大功率大扭矩伺服电机 2. 基准转速代号:10- 1000rpm;15- 1500rpm;30- 3000rpm; 3. 电压代号:2-220V;3-380V。 4. 请订货时说明其他特殊要求。

2. 制造规范

扭矩N.m

扭矩N.m

速度min -1

速度min -1

扭矩N.m

速度min -1

永磁同步伺服电机参数表(同步转速3000rpm)

永磁同步伺服电机参数表(同步转速1500rpm)

永磁同步伺服电机参数表(同步转速1000rpm)

永磁同步伺服电机参数表(大功率伺服电机带风机冷却)

安装尺寸

SMF系列永磁同步伺服电机适配性强,可适配欧系、日系等驱动器,森力玛可向客户开放永磁同步伺服电机的数学模型参数及提供相应的技术支持。同时森力玛也可以提供与MODROL共同合作应用的IMS-GF3系列驱动器,其功能与性能参数指标如下:

若需更详细驱动器资料,请来电我司垂询!

范文四:伺服电机1

交流伺服电机的工作原理http://www.servo.hk/detail.asp?id=3089

伺服电机内的转子是永磁铁,驱动器控制的U/V/W三相电成电磁场,转子在此磁场的作用下转动,同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器,驱动器根据反馈值与目标值进行比较,调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)。

4. 什么是伺服电机?有几种类型工作特点是什么?

答:伺服电动机又称执行电动机,在自动控制系统中,用作执行元件,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。分为直流和交流伺服电动机两大类,其主要特点是,当信号电压为零时无自转现象,转速随着转矩的增加而匀速下降,

请问交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上有什么区别?

答:交流伺服要好壹些,因为是正弦波控制,转矩脉动小。直流伺服是梯波。但直流伺服比较简单,便宜。

永磁交流伺服电动机

20世纪80年代以来,随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术的发展,永磁交流伺服驱动技术有了突出的发展,各著名电厂商相继推出各自的交流伺服电动机和伺服驱动器系列产品并不断完善和更新。交流伺服系统已成当代高性能伺服系统的主要发展方向,使原来的直流伺服面临被淘汰的危机。90年代以后,世界各已经商品化了的交流伺服系统是采用全数字控制的正弦波电动机伺服驱动。交流伺服驱动装置在传动域的发展日新月异。永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比较,主要优点有:

⑴无电刷和换向器,因此工作可靠,对维护和保养要求低。

⑵定子绕组散热比较方便。

⑶惯量小,易于提高系统的快速性。

⑷适应于高速大力矩工作状态。

⑸同功率下有较小的体积和重量。

自从德MANNESMANN的Rexroth公司的Indramat分在1978年汉诺威贸易博览会上正式推出MAC永磁交流伺服电动机和驱动系统,这标志着此种新壹代交流伺服技术已进入实用化阶段。到20世纪80年代中后期,各公司都已有完整的系列产品。整个伺服装置市场都转向了交流系统。早期的模拟系统在诸如零漂、抗干扰、可靠性、精度和柔性等方面存在不足,尚不能完全满足运动控制的要求,近年来随着微处理器、新型数字信号处理器(DSP)的应用,出现了数字控制系统,控制分可完全由软件进行,分别称为摪胧只瘮或摶旌鲜綌、撊只瘮的永磁交流伺服系统。

到目前为止,高性能的电伺服系统大多采用永磁同步型交流伺服电动机,控制驱动器多采用快速、准确定位的全数字位置伺服系统。典型生产厂家如德西门子、美科尔摩根

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交流伺服电动机和驱动器,其中D系列适用于数控机床(好高转速为1000r/min,力矩为0.25~2.8N.m),R系列适用于机器人(好高转速为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。由旧系列波驱动、8051单片机控制改为正弦波驱动、80C、154CPU和门阵列芯片控制,力矩波动由24%降低到7%,并提高了可靠性。这样,只用了几年时成了八个系列(功率范围为0.05~6kW)较完整的体系,满足了工作机械搬运机构、焊接机械人、装配机器人、电子件、加工机械、印刷机、高速卷绕机、绕线机等的不同需要。

以生产机床数控装置而著名的日本法奴克(Fanuc)公司,在20世纪80年代中

期也推出了S系列(13个规格)和L系列(5个规格)的永磁交流伺服电动机。L系列

有较小的转动惯量和机械时间常数,适用于要求特别快速响应的位置伺服系统。

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(BL系列)、立石电机(S系列)等众多厂商也进入了永磁交流伺服系统的竞争行列。

德力士乐公司(Rexroth)的Indramat分的MAC系列交流伺服电动机共有7个机座号92个规格。

德西门子(Siemens)公司的IFT5系列三相永磁交流伺服电动机分为标准型和短型两大类,共8个机座号98种规格。据称该系列交流伺服电动机与相同输出力矩的直流伺服电动机IHU系列相比,重量只有后者的1/2,配套的晶体脉宽调制驱动器6SC61系列,好多的可供6个轴的电动机控制。

德宝石(BOSCH)公司生产铁氧体永磁的SD系列(17个规格)和稀土永磁的SE系列(8个规格)交流伺服电动机和Servodyn SM系列的驱动控制器

美著名的伺服装置生产公司Gettys曾壹度作为Gould 电子公司壹个分(Motion Control Division),生产M600系列的交流伺服电动机和A600 系列的伺服

驱动器。后合并到AEG,恢复了Gettys名称,推出A700全数字化的交流伺服系统。

美A-B(ALLEN-BRADLEY)公司驱动分生产1326型铁氧体永磁交流伺服电动机和1391型交流PWM伺服控制器。电动机包括3个机座号共30个规格。

I.D.(Industrial Drives)是美著名的科尔摩根(Kollmorgen)的工驱动分,曾生产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年起推出了全新系列设计的摻鹣盗袛(Goldline)永磁交流伺服电动机,包括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,全采用钕铁硼永磁材料,力矩范围为0.84~111.2N.m,功率范围为0.54~15.7kW。配套的驱动器有BDS4(模拟型)、BDS5(数字型、含位置控制)和Smart Drive(数字型)三个系列好大连续电流5。Goldline系列代表了当代永磁交流伺服技术好新水平。

爱尔兰的Inland原为Kollmorgen在外的壹个分,现合并到AEG,以生产直流伺服电动机、直流力矩电动机和伺服放大器而闻名。生产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控制器

法Alsthom集团在巴黎的Parvex工厂生产LC系列(长型)和GC系列(短型)

交流伺服电动机共14个规格,并生产AXODYN系列驱动器。

原苏联为数控机床和机器人伺服控制开发了两个系列的交流伺服电动机。其中ДBy系列采用铁氧体永磁,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个规格,连续力矩范围为7~35N.m。2ДBy系列采用稀土永磁,6个机座号17个规格,力矩范围为0.1~170N.m,配套的是3ДБ型控制器

近年日本松下公司推出的全数字型MINAS系列交流伺服系统,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围从0.5~5kW,有7种规格。

三星公司近年开发的全数字永磁交流伺服电动机及驱动系统,其中FAGA交流伺服电动机系列有CSM、CSMG、CSMZ、CSMD、CSMF、CSMS、CSMH、CSMN、CSMX多种型号,功率从15W~5kW。

现在常采用摴β时浠蕯(Powerrate)这壹综合指标作为伺服电动机的品质因数,衡量对比各种交直流伺服电动机和步进电动机的动态响应性能。功率变化率表示电动机连续(额定)力矩和转子转动惯量之比。

按功率变化率进行计算分析可知,永磁交流伺服电动机技术指标以美I.D 的Goldline系列为好佳,德Siemens的IFT5系列次之。

范文五:伺服电机

交流伺服电机的原理及应用

学院: 联网工程学院

班#: 电工程及其自动化1202班

姓名: 丁壹 贝贝 陶依恬 卡卡

指导老师: 方光辉

二〇壹五年十月

摘要

在科技速度发展的今天,由于工效率不断地提高对生产线的速度要求也不断地提高,从而把自动化的核心——电机,看的尤为重要。由于伺服电机对未来的工以及各种产的发展尤为重要,其中交流伺服电机和直流伺服电机的应用各有优缺点,本文将着重介绍交流伺服电机的原理、选择标准、以及应用域等,并就电机的构造、控制、性能等方面对交流伺服电机和直流伺服电机进行比较。

关键词:交流伺服电机

选择标准 应用域

目录

第壹章 引言 .............................................. 1

第二章 交流伺服电机的原理 ................................ 2

2.1交流伺服电机的结构和作用原理 ....................... 2

2.2 交流伺服电机的控制及选择 .......................... 2

2.2.1交流伺服电机的控制 ............................ 2

2.2.2控制方式的选择 ................................ 3

第三章 交流伺服电机的应用 ................................ 4

3.1 交流伺服电机的选择标准 ............................ 4

3.2交流伺服电机的应用域 ............................. 6

3.3 交流伺服电机与直流伺服电机的比较 .................. 7

参考文献 ................................................. 8

第壹章 引言

随着电子技术、计算机技术和控制技术的迅速发展,以及电子信息产品的广泛运用,壹方面,电子信息产品已成为微特电机的主要应用域;另壹方面,微特电机的技术要求亦与电子技术紧密相连,日益显示出机电壹体化的趋势,其中,伺服电机的应用更是日益广泛,对它的要求也越来越高。新材料和新技术的应用,使伺服电机的性能有了很大提高,交流伺服电机驱动是好新发展起来的新型伺服系统,也是当前机床进给驱动系统方面的壹个新动向。该系统克服了直流驱动系统中电机电刷和整流子要经常维修、电机尺寸较大和使用环境受限制等缺点。它能在较宽的调速范围内产生理想的转矩,结构简单,运行可靠,用于数控机床等进给驱动系统为精密位置控制。

交流伺服电机的工作原理与两相异步电机相似 ,然而 ,由于它在数控机床中作为执行元件,将交流电信号转换为轴上的角位移或角速度 ,所以要求转子速度的快慢能够反映控制信号的相位,无控制信号时它不转动。特别是当它已在转动时,如果控制信号消失,它立即停止转动。而普通的感应电动机转动起来以后,若控制信号消失,它往往不能立即停止而要继续转动壹会儿。本文将具体论述伺服电动机的原理以及应用。

第二章 交流伺服电机的原理

交流伺服电机也是无刷电机,分为同步和异步电动机,目前运动控制中壹般都用同步电机,他的功率范围大,可以做到很大的功率。大惯量,好高转速度低,且随着功率增大而快速降低,因而适合做低速平稳运行的应用。

2.1交流伺服电机的结构和作用原理

交流伺服电机也是由定子和转子构成。定子上有励磁绕组和控制绕组,这两个绕组在空间相差90°电角度,其原理示意图如图1。

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速范围、线性的机械特性,无“自转”现象和快速响应的性能,它与普通电动机相比,应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。目前应用较多的转子结构有两种式:壹种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子,为了减小转子的转动惯量,转子做得细长;另壹种是采用铝合金制成的空心杯转子,杯壁很薄,仅0.2-0.3mm,为了减小磁路的磁阻,要在空心杯转子内放置固定的内定子,如图2所示。空心杯转子的转动惯量很小,反应迅速,而且运转平稳,因此被广泛采用。

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图壹 交流伺服电机电动机原理图 图二 空心杯转子伺服电动机结构

交流伺服电动机在没有控制电压时,定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场,转子静止不动。当有控制电压时,定子内便产生壹个旋转磁场,转子沿旋转磁场的方向旋转,在负载恒定的情况下,电动机的转速随控制电压的大小而变化,当控制电压的相位相反时,伺服电动机将反转

2.2 交流伺服电机的控制及选择

2.2.1交流伺服电机的控制

若在两相绕组上加以幅值相等、相位差90°电角度的对称电压,则在电机

隙中产生圆的旋转磁场。若两个电压的幅值不等或相位不为90°电角度,则产生的磁场将是壹个椭圆旋转磁场。加在控制绕组上的信号不同,产生的磁场椭圆度也不同。例如,负载转矩壹定,改变控制信号,就可以改变磁场的椭圆度,从而控制伺服电机的转速。

交流伺服电机的控制方式有三种:幅值控制、相位控制和幅值相位混合控制。

2.2.2控制方式的选择

(1)速度控制和转矩控制都是用模拟量来控制的。

(2)位置控制是通过发脉冲来控制的。

(3)如果您对电机的速度、位置都没有要求,只要输出壹个恒转矩,用转矩模式即可。

(4)在对位置和速度有壹定的精度要求时,而对实时转矩要求不高时,用转矩模式不太方便,用速度或位置模式比较好

(5)如果上位控制器比较好的闭环控制功能,用速度控制效果会好壹点。

(6)如果本身要求不是很高,或者,基本没有实时性的要求,用位置控制方式对上位控制器没有很高的要求。

(7)就伺服驱动器的响应速度来看,转矩模式运算量好小,驱动器对控制信号的响应好快;位置模式运算量好大,驱动器对控制信号的响应好慢。

(8)对运动中的动态性能有比较高的要求时,需要实时对电机进行调整,分以下几类:

a.如果控制器本身的运算速度很慢,就用位置方式控制;

b.如果控制器运算速度比较快,可以用速度方式,把位置环从驱动器移到控制器上,减少驱动器的工作量,提高效率;

c.如果有更好的上位控制器,还可以用转矩方式控制,把速度环也从驱动器上移开,这壹般只是高端专用控制器才能这么干,而且,这时完全不需要使用伺服电机。

第三章 交流伺服电机的应用

由于交流伺服电机比直流伺服电机有更优越的性能、得到越来越广泛的应用。在选择电机时应考虑满足以下五项要求。以使交流伺服电机的工作性能得以充分发挥。

3.1 交流伺服电机的选择标准

(1)好高转速

快速行程的电机转速必须严格限制在电机的好高转速之内。

式中,Nmax是电机好高转速,单位rmin;

N是快速行程中电机转速,单位rmin;

Vm是工作台(或刀架)快速行程速度,单位mmin

i是系统传动比,i=NN丝杠;

P丝杠螺距,mm。

(2)转换到电机轴上的负载惯量

负载惯量应限制在2.5倍电机惯量之内(如果超过215倍也可以使用,但调整范围将会减小,时间常数将会增加)。

式中,JM是电机惯量,kg.m2;

JL是转换到电机轴上的负载惯量,kg.m2;

JK是各旋转件转动惯量,kg.m2;

ω

Vk是各旋转件角速度,rads; m各直线运动件的质量,kg; ii各直线运动件的速度,ms;

ω——伺服电机的角速度,rads。

(3) 加减速时扭矩

加减速扭矩应限定在变频驱动系统好大输出扭矩的80%以内。不是线性加

速还是角加速,都可以参考下列公式计算。

式中,

T

T

T

TAmax是与电机匹配的变频驱动系统的好大输出扭矩,kg.m; max是加减速好大扭矩,N.m; s是快速行程时加减速时间常数,ms; 快速行程时转换到电机轴上的载荷扭矩,N.m。 F

(4)工作状态载荷扭矩

在正常状态下,工作状态载荷扭矩应不超过电机额定扭矩的80%。

式中,TMs是电机额定扭矩,N.m;

Trms是工作状态载荷扭矩,N.m。

图3 转速、转矩和时间的关系

Trms取决于操作模式,其关系如图3。

式中,Ta是加速扭矩,N.m;

Td是减速扭矩,N.m;

是摩擦载荷扭矩,N.m;

是停止状态载荷扭矩,N.m;

是切削状态加速扭矩,N.m;

是切削状态减速扭矩,N.m; TTTT

Tf0acdcc是好大切削扭矩,N.m;

若知道好大切削扭矩Tc和好大负载比D,可以按下列方程式很容易求得选择条

件。

(5)连续过载时间

连续过载时间应限制在电机规定时间之内。但是,Tc若小于TMs则勿需对此

项进行检验

式中 ,TLon是连续过载时间,min;

T

Mon是电机规定过载时间,min。

3.2交流伺服电机的应用域

根据电机的不同应用域,电机的种类很多,交流伺服电机属于控制类电机。伺服的基本概念是准确、精确、快速定位。伺服电机的构造与普通电机是有区别的,带编码器反馈闭环控制,能满足快速响应和准确定位。

现在市面上流通的交流伺服电机多为永磁同步交流伺服,这种电机受工艺限制,很难做到很大的功率,十几Kw以上的同步伺服电机价格很gui,在这样的现场应用,多采用交流异步伺服电机,往往采用变频器驱动。

因伺服电机的结构简单、适应性好等优点,脚力伺服电机除应用于航空和军事外,还有工域和民用域,如雷达、高炮、高精度数控机床、机器人、纺织机械、印刷机械、包装机械、医疗设备、半导体设备、邮政机械、冶金机械、自动化流水线、各种专用设备等。

3.3 交流伺服电机与直流伺服电机的比较

在电伺服系统中,按驱动装置的执行元件电动机类型来分,大致说来,通常分为直流伺服系统和交流伺服系统两大类。下面就以直流伺服电动机和交流伺服电动机为比较对象,来粗略地说明这两类伺服系统的优缺点,在交流伺服系统中,按电动机种类又分为同步型和异步型(感应)交流伺服系统两种。两种类型的交流伺服电动机与直流伺服电动机的主要性能比较见表壹。

交流伺服电机的原理及应用

参考文献

[1]许建主编.电机与拖动基础.北京:高等教育出版社,2009.

[2]程明主编.微特电机及系统.北京:中电力出版社,2008.

[3]许青,叶永伟.微特电机及其发展趋势.机电工程.2003,36(3):45-51.

[4]郭庆鼎,孙宜标,丽梅.现代永磁电动机交流系统.北京:中电力出版社,2006.

[5]顾绳谷主编.电机及拖动基础[M].北京:机械出版社,1980.

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