交流伺服电动机工作原理.docx

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1、交流伺服电机的工作原理伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，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X4.什么是伺服电机？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：交流伺服要好一些

2、，因为是正弦波控制，转矩脉动小。直流伺服是梯形波。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，各国著名电气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。交流伺服系统已成为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，世界各国已经商品化 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 领域的发展日新月异。永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比较，主要优点有：无电刷和换向器，因此工作可靠，对

3、维护和保养要求低。定子绕组散热比较方便。惯量小，易于提高系统的快速性。适应于高速大力矩工作状态。同功率下有较小的体积和重量。自从德国MANNESMANN的Rexroth公司的Indramat分部在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，这标志着此种新一代交流伺服 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，控制部分可

4、完全由软件进行，分别称 为指胧只疼或拉旌鲜尔谷、摘 只瘗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交流伺服电动机和驱动器，其中D系列适用于数控机 床（最高转速为lOOOr/min ,力矩为0.252.8N.m ）, R系列适用于机器人（最高转速为 3000r/min ,力矩为 0.016 0.16N.rn） 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

5、形波驱动、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%降低至I7% ,并提 高了可靠性。这样，只用了几年时间形成了八个系列（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、电子部件、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-K

6、FS. 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1三洋电气（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。德国力士乐公司（Rexroth ）的Indramat分部的MAC系列交流伺服电动机共有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 ,配套的晶体管脉宽调制驱动器6SC61系 列，最多的可供6个轴的电动机控

7、制。德国宝石（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。美国著名的伺服装置生产公司Gettys曾一度作为Gould电子公司一个分部:Motion Control Division）,生产M 600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。美国A-B （ ALLEN-BRADLEY ）公司驱动分部生产1326型铁氧体永磁交流伺服电动 楣口 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

8、. （Industrial Drives ）是美国著名的科尔摩根（Kollmorgen ）的工业驱动分部， 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掺鹅盗祗（Goldline ）永磁交流伺服电 动机，包括B （小惯量1 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，全部采用较铁硼永磁材料,力矩范围为0.84- lll.2N.rn ,功率范围为0.5415.7kWo配套的驱动器有BDS4 （模拟型BDS5 （数字 型、含位置控制）和Sm

9、art Drive （数字型）三个系列，最大连续电流55A。Goldline 系列代表了当代永磁交流伺服技术最新水平。爰尔兰的Inland原为Kollmorgen在国外的一个分部，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永磁交流伺服电动槌口八种控制器。法国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ABy系 列采用铁氧体永磁，

10、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735N.m0 2ABy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3AB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0.035kW ,共18种规格;中惯量型有MDMA、 MGMA、MFMA三个系列，功率从0.754.5kW ,共23种规格,MHMA系列大惯量电动 机的功率范围从0.55kW ,有7种规格。韩国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 月员电动机系歹I有 CSM、CSMG、CSMZ、CSMD、CSMF、CSMS、CSMH、CSMN、CSMX 多种型号，功率从15W5kWo现在常采用摆0时流 窿(Powerrate )这一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国LD的Goldline系列为最佳，德国Siemens的IFT5系列次之。