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伺服電機.伺服電機是自動(dòng)控制系統中的實(shí)行元件,它的明顯特征是調節。在有調節數據信號時(shí),伺服電機就運轉,且轉速高低正比例于調節電壓的高低,除去調節數據信號電壓后,伺服電機就立刻停下運轉。
伺服電機是伺服系統的一部分,指的是實(shí)際做功的那個(gè)電動(dòng)機。一個(gè)完整地伺服系統,除了這個(gè)電動(dòng)機以外,還要有編碼器以及驅動(dòng)器,連接的線(xiàn)纜等等。
伺服電機使用的是三相同步電機,其特點(diǎn)是轉子:
沒(méi)有三相異步電機中的鼠籠條;轉子上有很多貼片,是永磁鐵(釹鐵硼)材料。這樣來(lái)看,轉子其實(shí)自帶磁場(chǎng),而不像異步電機是靠感應電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)。
永磁鐵有兩種安裝方式:
1是表貼式,也就是圖中樣式,永磁鐵是貼在表面的;
2是內嵌式,需要在轉子上打孔,將永磁材料填充進(jìn)去;
表貼式:具有結構簡(jiǎn)單、制造成本較低、轉動(dòng)慣量小等優(yōu)點(diǎn);
內嵌式:如果轉速夠快,例如1wr/min甚至3wr/min,還是用內嵌式較好;
轉子沖片機械強度高、安裝永磁體后轉子不易變形等。
以常見(jiàn)的感應式電機三相異步電機作比較:
伺服電機是指是伺服系統中控制機械元件進(jìn)行運轉的發(fā)動(dòng)機。是一種間接的變速裝置,它可以讓速度,位置精度非常的準確??梢詫㈦妷盒盘栟D化為轉矩和轉速以驅動(dòng)控制對象。伺服電機可以分為直流和交流兩種類(lèi)型,交流伺服電機和無(wú)刷直流伺服電機在功能上的區別:交流伺服要好一些,因為是正弦波控制,轉矩脈動(dòng)小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比較簡(jiǎn)單,便宜。
伺服電機與普通電機大的區別在于電機轉子和反饋裝置。伺服電機轉子表面貼有強力磁鋼片,因此可以通過(guò)定子線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)控制轉子的位置,并且加減速特性遠普通電機。反饋裝置可以反饋電機轉子位置到伺服驅動(dòng)器,伺服電機常用的反饋裝置有光學(xué)編碼器、旋轉變壓器等。
伺服電機分為直流伺服電動(dòng)機和交流伺服電動(dòng)機兩大類(lèi)。
交流伺服電機也是無(wú)刷電機,分為同步和異步電機,目前運動(dòng)控制中一般都用同步電機,它的功率范圍大,可以做到很大的功率。大慣量,高轉動(dòng)速度低,且隨著(zhù)功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩運行的應用。
直流伺服電機分為無(wú)刷和有刷電機。
1、無(wú)刷電機體積小,重量輕,出力大,響應快,速度高,慣量小,轉動(dòng)平滑,力矩穩定??刂茝碗s,容易實(shí)現智能化,其電子換相方式靈活,可以方波換相或正弦波換相。電機免維護,效率很高,運行溫度低,電磁輻射很小,命,可用于各種環(huán)境。
2、有刷電機成本低,結構簡(jiǎn)單,啟動(dòng)轉矩大,調速范圍寬,控制容易,需要維護,但維護方便(換碳刷),產(chǎn)生電磁干擾,對環(huán)境有要求。因此它可以用于對成本較高的普通工業(yè)和民用場(chǎng)合。
兩相混合式步進(jìn)電機步距角一般為 1.8°、0.9°,五相混合式步進(jìn)電機步距角一般為0.72 °、0.36°。也有一些的步進(jìn)電機通過(guò)細分后步距角更小。如山洋公司(SANYO DENKI)生產(chǎn)的二相混合式步進(jìn)電機其步距角可通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)設置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°,兼容了兩相和五相混合式步進(jìn)電機的步距角。
交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉編碼器。以全數字式交流伺服電機為例,對于帶標準2000線(xiàn)編碼器的電機而言,由于驅動(dòng)器內部采用了四倍頻技術(shù),其脈沖當量為360°/8000=0.045°。對于帶17位編碼器的電機而言,驅動(dòng)器每接收131072個(gè)脈沖電機轉一圈,即其脈沖當量為360°/131072=0.0027466°,是步距角為1.8°的步進(jìn)電機的脈沖當量的1/655。
步進(jìn)電機在低速時(shí)易出現低頻振動(dòng)現象。振動(dòng)頻率與負載情況和驅動(dòng)器性能有關(guān),一般認為振動(dòng)頻率為電機空載起跳頻率的一半。這種由步進(jìn)電機的工作原理所決定的低頻振動(dòng)現象對于機器的正常運轉非常不利。當步進(jìn)電機工作在低速時(shí),一般應采用阻尼技術(shù)來(lái)克服低頻振動(dòng)現象,比如在電機上加阻尼器,或驅動(dòng)器上采用細分技術(shù)等。
交流伺服電機運轉非常平穩,即使在低速時(shí)也不會(huì )出現振動(dòng)現象。交流伺服系統具有共振抑制功能,可涵蓋機械的剛性不足,并且系統內部具有頻率解析機能(FFT),可檢測出機械的共振點(diǎn),便于系統調整。
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