伺服電機(jī)講解

1、伺服電動機(jī)定義 伺服電動機(jī)也稱為伺服電動機(jī)也稱為執(zhí)行電動機(jī)執(zhí)行電動機(jī)，在控制系統(tǒng)，在控制系統(tǒng)中用作執(zhí)行元件，中用作執(zhí)行元件，將輸入的將輸入的電壓控制信號電壓控制信號轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為軸上輸出的角位移和角速度軸上輸出的角位移和角速度，以驅(qū)動控制對象。，以驅(qū)動控制對象?？煞譃閮深悾嚎煞譃閮深悾褐绷魉欧妱訖C(jī)直流伺服電動機(jī)交流伺服電動機(jī)交流伺服電動機(jī)其最大的特點：其最大的特點：有控制電壓時轉(zhuǎn)子立即旋轉(zhuǎn)，無控制電壓時轉(zhuǎn)有控制電壓時轉(zhuǎn)子立即旋轉(zhuǎn)，無控制電壓時轉(zhuǎn)子立即停轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速是由控制電壓的子立即停轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速是由控制電壓的方向和大小決定的。方向和大小決定的。松下交流伺服電機(jī)及驅(qū)動器松下交流伺服

2、電機(jī)及驅(qū)動器安川交流伺服電機(jī)及驅(qū)動器安川交流伺服電機(jī)及驅(qū)動器結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子編碼器編碼器轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子定子定子殼體殼體 設(shè)電機(jī)的負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩為設(shè)電機(jī)的負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩為TLTL，控，控制電壓制電壓0.25U0.25UC C時時, ,電機(jī)在特性點電機(jī)在特性點A A運(yùn)運(yùn)行，轉(zhuǎn)速為行，轉(zhuǎn)速為na，這時電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)，這時電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩相平衡。當(dāng)控制矩與負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩相平衡。當(dāng)控制電壓升高到電壓升高到0.5U0.5UC C時，電機(jī)產(chǎn)生的時，電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩就隨之增加轉(zhuǎn)矩就隨之增加C C，由于電機(jī)的轉(zhuǎn)由于電機(jī)的轉(zhuǎn)子及其負(fù)載存在著慣性，轉(zhuǎn)速不子及其負(fù)載存在著慣性，轉(zhuǎn)速不能瞬時改變，因此電機(jī)就要瞬時能瞬時改變

3、，因此電機(jī)就要瞬時地在特性點地在特性點C C運(yùn)行，這時電機(jī)產(chǎn)生運(yùn)行，這時電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩，電機(jī)就的轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩，電機(jī)就加速，一直增加到加速，一直增加到n nb b，電機(jī)就在，電機(jī)就在B B點運(yùn)行。點運(yùn)行。結(jié)論：結(jié)論：改變控制電壓的大小，改變控制電壓的大小，就就 可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的控制可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的控制機(jī)械特性機(jī)械特性伺服電動機(jī)的機(jī)械特性伺服電動機(jī)的機(jī)械特性ABC主要功能：主要功能：（1 1）根據(jù)給定信號，輸出）根據(jù)給定信號，輸出與此成正比的控制電壓與此成正比的控制電壓U UC C；（2 2）接收編碼器的速度和）接收編碼器的速度和位置信號；位置信號；（3 3）I/OI/O信號接口信

4、號接口驅(qū)動器驅(qū)動器數(shù)碼顯示窗口數(shù)碼顯示窗口參數(shù)設(shè)置鍵參數(shù)設(shè)置鍵計算機(jī)計算機(jī)RS232口口I/O信號接口信號接口編碼器信號接口編碼器信號接口電機(jī)電源輸入電機(jī)電源輸入輸出接線端子輸出接線端子驅(qū)動器驅(qū)動器外部組成外部組成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖 2-2 2-2 交流伺服電機(jī)系統(tǒng)接線示意交流伺服電機(jī)系統(tǒng)接線示意圖圖連接連接AC220V I/O板板交流伺服電機(jī)驅(qū)動器交流伺服電機(jī)驅(qū)動器UVW型號型號STST系列系列交流伺服電機(jī)型號編號說明交流伺服電機(jī)型號編號說明110 ST -M 050 30 L F B Z 1 2 3 4 5 6 7 8 91：表示電機(jī)外徑表示電機(jī)外徑, ,單位單位:mm:mm2：表示電機(jī)

5、是正弦波驅(qū)動的永磁同步交流伺服電機(jī)表示電機(jī)是正弦波驅(qū)動的永磁同步交流伺服電機(jī)3：表示電機(jī)安裝的反饋元件；表示電機(jī)安裝的反饋元件；M光電編碼器，光電編碼器，4 ：表示電機(jī)零速轉(zhuǎn)矩，其值為三位數(shù)表示電機(jī)零速轉(zhuǎn)矩，其值為三位數(shù)0.1，單位：，單位：Nm 5：表示電機(jī)額定轉(zhuǎn)速，其值為二位數(shù)表示電機(jī)額定轉(zhuǎn)速，其值為二位數(shù)100，單位：，單位：r/min 6：表示電機(jī)適配的驅(qū)動器工作電壓；表示電機(jī)適配的驅(qū)動器工作電壓；L LAC220VAC220V， H HAC380VAC380V。7 ：表示反饋元件的規(guī)格，表示反饋元件的規(guī)格，F(xiàn)復(fù)合式增量光電編碼器，復(fù)合式增量光電編碼器， 8：表示電機(jī)類型，表示電機(jī)類型

6、，B B基本型基本型9：表示電機(jī)安裝了失電制動器表示電機(jī)安裝了失電制動器種類的選擇種類的選擇選型選型 一般自動控制應(yīng)用場合應(yīng)盡可能選用交流伺服電一般自動控制應(yīng)用場合應(yīng)盡可能選用交流伺服電機(jī)。調(diào)速和控制精度很高的場合選用直流伺服電機(jī)或機(jī)。調(diào)速和控制精度很高的場合選用直流伺服電機(jī)或其他專用的控制電機(jī)其他專用的控制電機(jī), ,如直線電機(jī)等。如直線電機(jī)等。結(jié)構(gòu)型式的選擇結(jié)構(gòu)型式的選擇 根據(jù)工作方式和工作環(huán)境的條件選擇不同的結(jié)構(gòu)根據(jù)工作方式和工作環(huán)境的條件選擇不同的結(jié)構(gòu)型式，如頻繁啟停的場合選用空心杯轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的伺服型式，如頻繁啟停的場合選用空心杯轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的伺服電機(jī)；如速度要求較平衡的場合選用大慣量伺服電機(jī)

7、電機(jī)；如速度要求較平衡的場合選用大慣量伺服電機(jī)選型選型功率的選擇功率的選擇 功率選得過大不經(jīng)濟(jì)，功率選得過小電動機(jī)容功率選得過大不經(jīng)濟(jì)，功率選得過小電動機(jī)容易因過載而損壞。易因過載而損壞。1. 對于連續(xù)運(yùn)行的伺服電動機(jī)，所選功率應(yīng)等于或?qū)τ谶B續(xù)運(yùn)行的伺服電動機(jī)，所選功率應(yīng)等于或略大于生產(chǎn)機(jī)械的功率。略大于生產(chǎn)機(jī)械的功率。2. 對于短時工作的伺服電動機(jī)，允許在運(yùn)行中有短對于短時工作的伺服電動機(jī)，允許在運(yùn)行中有短暫的過載，故所選功率可等于或略小于生產(chǎn)機(jī)械暫的過載，故所選功率可等于或略小于生產(chǎn)機(jī)械的功率。的功率。Thanks for your attention!鐵芯：鐵芯：由內(nèi)周有槽的硅鋼片疊成由

8、內(nèi)周有槽的硅鋼片疊成定子定子鐵芯鐵芯線圈線圈產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場電氣原理圖電氣原理圖控制繞組控制繞組勵磁繞組勵磁繞組在空間上互差在空間上互差9090電角度，有效匝數(shù)又相等的兩電角度，有效匝數(shù)又相等的兩個繞組稱為對稱兩相繞組。個繞組稱為對稱兩相繞組。勵磁繞組和控制繞組勵磁繞組和控制繞組勵磁繞組勵磁繞組控制繞組控制繞組杯形轉(zhuǎn)子杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)定子內(nèi)定子兩相繞組兩相繞組90sinsinmfmctIitIi通入勵磁繞組的電流通入勵磁繞組的電流ifif與通入控制繞組的電流與通入控制繞組的電流icic相位上彼相位上彼此相差此相差9090幅值彼此相等，這樣的兩個電流稱為兩相對稱幅值彼此相等，這樣的兩個電流稱為

9、兩相對稱電流，用數(shù)學(xué)式表示為電流，用數(shù)學(xué)式表示為兩相繞組兩相繞組控制繞組控制繞組勵磁繞組勵磁繞組UC1UC2UF1UF2t1t2t4t3兩相繞組兩相繞組規(guī)定：規(guī)定：i0：首端流入，尾端流出：首端流入，尾端流出UC1、UF1為為首端，首端，U UC C2 2、U UF F2 2為尾端為尾端當(dāng)兩相對稱電流通入兩相對稱繞組時當(dāng)兩相對稱電流通入兩相對稱繞組時，在電機(jī)內(nèi)就產(chǎn)生一個旋在電機(jī)內(nèi)就產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)磁場。當(dāng)電流變化一個周期時當(dāng)電流變化一個周期時，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)了一圈旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)了一圈?？刂评@組控制繞組勵磁繞組勵磁繞組t1t2t4t3UC1UC2UF1UF2兩相繞組兩相繞組min)/(60

10、)/(0rpfsrpfn 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速決定于定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速決定于定子繞組極對數(shù)和電源的頻率極對數(shù)和電源的頻率旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速為的一般表達(dá)式為旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速為的一般表達(dá)式為磁場轉(zhuǎn)速磁場轉(zhuǎn)速其中，其中， f-f-電源的頻率電源的頻率 p- p-定子繞組極對數(shù)定子繞組極對數(shù)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子可分為兩類：可分為兩類：杯型轉(zhuǎn)子杯型轉(zhuǎn)子 在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下受到力的作用，從而隨在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下受到力的作用，從而隨旋轉(zhuǎn)磁場而轉(zhuǎn)動。旋轉(zhuǎn)磁場而轉(zhuǎn)動?；\型轉(zhuǎn)子籠型轉(zhuǎn)子鐵芯槽內(nèi)放銅條鐵芯槽內(nèi)放銅條, ,端部用短路端部用短路環(huán)形成一體環(huán)形成一體, ,或鑄鋁形成轉(zhuǎn)子或鑄鋁形成轉(zhuǎn)子繞組繞組。籠型轉(zhuǎn)子籠型轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鐵芯：鐵芯：

11、由外周有槽的硅鋼片疊成由外周有槽的硅鋼片疊成杯型轉(zhuǎn)子杯型轉(zhuǎn)子薄壁圓筒形，放于內(nèi)外定子之間。一般壁厚為薄壁圓筒形，放于內(nèi)外定子之間。一般壁厚為0.3mm0.3mm轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子杯型轉(zhuǎn)子杯型轉(zhuǎn)子編碼器編碼器 編碼器是將編碼器是將信號或數(shù)據(jù)信號或數(shù)據(jù)進(jìn)行編制、轉(zhuǎn)換為可用以進(jìn)行編制、轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲通訊、傳輸和存儲的信號形式的設(shè)備。的信號形式的設(shè)備。編碼器可以把編碼器可以把角位移或直線位移角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成電信號電信號碼盤碼盤碼尺碼尺按照工作原理編碼器可分為按照工作原理編碼器可分為增量式編碼器增量式編碼器絕對式編碼器絕對式編碼器將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號，再將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號，再把這個電信號轉(zhuǎn)變成計數(shù)脈沖，用把這個電信號轉(zhuǎn)變成計數(shù)脈沖，用脈沖的個數(shù)表示位移的大小脈沖的個數(shù)表示位移的大小每一個位置對應(yīng)一個確定的數(shù)字碼，每一個位置對應(yīng)一個確定的數(shù)字碼，其示值只與測量的起始和終止位置有其示值只與測量的起始和終止位置有關(guān)，與測量的中間過程無關(guān)關(guān)，與測量的中間過程無關(guān)編碼器結(jié)構(gòu)編碼器結(jié)構(gòu)碼盤、發(fā)光管、光電接收管、光欄板、放大整形電路碼盤、發(fā)光管、光電接收管、光欄板、放大整形電路 安裝在電