什么是伺服電機(jī)?
伺服電機(jī):是在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī),是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。伺服電機(jī)是可以連續(xù)旋轉(zhuǎn)的電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器。作為液壓閥控制器的伺服電機(jī),屬于功率很小的微特電機(jī),以永磁式直流伺服電機(jī)和并激式直流伺服電機(jī)最為常用。
伺服電機(jī)的作用:伺服電機(jī)可使控制速度,位置精度非常準(zhǔn)確。
伺服電機(jī)的分類:直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)。
直流伺服電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速與輸入電壓成正比,并能實(shí)現(xiàn)正反向速度控制。具有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,調(diào)速范圍寬,機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性的線性度好,控制方便等優(yōu)點(diǎn),但換向電刷的磨損和易產(chǎn)生火花會(huì)影響其使用壽命。近年來出現(xiàn)的無刷直流伺服電機(jī)避免了電刷摩擦和換向干擾,因此靈敏度高,死區(qū)小,噪聲低,壽命長,對周圍電子設(shè)備干擾小。
直流伺服電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速/輸入電壓的傳遞函數(shù)可近似視為一階遲后環(huán)節(jié),其機(jī)電時(shí)間常數(shù)一般大約在十幾毫秒到幾十毫秒之間。而某些低慣量直流伺服電機(jī)(如空心杯轉(zhuǎn)子型、印刷繞組型、無槽型的時(shí)間常數(shù)僅為幾毫秒到二十毫秒。
小功率規(guī)格的直流伺服電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速在3000r/min以上,甚至大于
10000r/min。因此作為液壓閥的控制器需配用高速比的減速器。而直流力矩伺服電機(jī)(即低速直流伺服電機(jī)可在幾十轉(zhuǎn)/分的低速下,甚至在長期堵轉(zhuǎn)的條件下工作,故可直接驅(qū)動(dòng)被控件而不需減速
直流伺服電機(jī)分為有刷和無刷電機(jī)。
有刷電機(jī)成本低,結(jié)構(gòu)簡單,啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,調(diào)速范圍寬,控制容易,需要維護(hù),但維護(hù)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敏感的普通工業(yè)和民用場合。
無刷電機(jī)體積小,重量輕,出力大,響應(yīng)快,速度高,慣量小,轉(zhuǎn)動(dòng)平滑,力矩穩(wěn)定?？刂茝?fù)雜,容易實(shí)現(xiàn)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(jī)免維護(hù),效率很高,運(yùn)行溫度低,電磁輻射很小,長壽命,可用于各種環(huán)境。
交流伺服電機(jī)也是無刷電機(jī),分為同步和異步電機(jī),目前運(yùn)動(dòng)控制中一般都用同步電機(jī),它的功率范圍大,可以做到很大的功率。大慣量,最高轉(zhuǎn)動(dòng)速度低,且隨著功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩(wěn)運(yùn)行的應(yīng)用。
交流伺服電機(jī)的工作原理
伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵,驅(qū)動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成電磁場,轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器,驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較,調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度(線數(shù)。
交流伺服電機(jī)和無刷直流伺服電機(jī)在功能上有什么區(qū)別?
交流伺服要好一些,因?yàn)槭钦也刂?轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比較簡單,便宜。
永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)
20世紀(jì)80年代以來,隨著集成電路、電力電子技術(shù)和交流可變速驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展,永磁交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)有了突出的發(fā)展,各國著名電氣廠商相繼推出各自的交流伺服電動(dòng)機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器系列產(chǎn)品并不斷完善和更新。交流伺服系統(tǒng)已成為當(dāng)代高性能伺服系統(tǒng)的主要發(fā)展方向,使原來的直流伺服面臨被淘汰的危機(jī)。90年代以后,世界各國已經(jīng)商品化了的交流伺服系統(tǒng)是采用全數(shù)字控制的正弦波電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)。交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置在傳動(dòng)領(lǐng)域的發(fā)展日新月異。永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)同直流伺服電動(dòng)機(jī)比較,主要優(yōu)點(diǎn)有:
⑴無電刷和換向器,因此工作可靠,對維護(hù)和保養(yǎng)要求低。
⑵定子繞組散熱比較方便。
