數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動系統(tǒng)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動系統(tǒng)2第1頁/共59頁3定義：定義： 伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)是以是以機(jī)械位置機(jī)械位置或或角度角度作為作為控制量控制量的的自動控制自動控制系統(tǒng)系統(tǒng)。 又稱為位置隨動系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、伺服機(jī)構(gòu)或伺服單又稱為位置隨動系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、伺服機(jī)構(gòu)或伺服單元，是元，是實(shí)現(xiàn)切削刀具與工件間運(yùn)動的實(shí)現(xiàn)切削刀具與工件間運(yùn)動的進(jìn)給驅(qū)動和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)給驅(qū)動和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。作用：作用：伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)是是數(shù)控裝置數(shù)控裝置( (計算機(jī)計算機(jī)) )和和機(jī)床機(jī)床的的聯(lián)系環(huán)節(jié)聯(lián)系環(huán)節(jié)，是數(shù)，是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分?？貦C(jī)床的重要組成部分。功能：功能：接收接收來自來自CNCCNC裝置（插補(bǔ)裝置或

2、插補(bǔ)軟件）的裝置（插補(bǔ)裝置或插補(bǔ)軟件）的進(jìn)給指進(jìn)給指令脈沖令脈沖，經(jīng)過，經(jīng)過信號變換信號變換及電壓、功率及電壓、功率放大放大，驅(qū)動驅(qū)動各坐標(biāo)軸按指各坐標(biāo)軸按指令脈沖令脈沖運(yùn)動運(yùn)動，使，使刀具刀具相對于相對于工件工件產(chǎn)生各種復(fù)雜的機(jī)械產(chǎn)生各種復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動運(yùn)動，加，加工出所要求的工出所要求的復(fù)雜形狀工件復(fù)雜形狀工件。第2頁/共59頁4精確控制執(zhí)行部件的運(yùn)動方向，精確控制執(zhí)行部件的運(yùn)動方向，進(jìn)給速度與位移量。進(jìn)給速度與位移量。第3頁/共59頁5第4頁/共59頁6伺服系統(tǒng)（伺服系統(tǒng)（Servo System)CNC系統(tǒng)系統(tǒng)驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動電機(jī)檢測裝置檢測裝置控制信控制信號號反饋信號反饋信號光柵尺光柵尺第

3、5頁/共59頁7第6頁/共59頁8第7頁/共59頁9第8頁/共59頁10轉(zhuǎn)。第9頁/共59頁11,驅(qū)動裝置進(jìn)行控制。常用的檢測裝置有：感應(yīng)同步器、旋轉(zhuǎn)變壓器、光柵、脈沖編碼器等。第10頁/共59頁12進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)l用途和功能用途和功能主軸驅(qū)動系統(tǒng)主軸驅(qū)動系統(tǒng)電液伺服系統(tǒng)電液伺服系統(tǒng)l驅(qū)動元驅(qū)動元件的類型件的類型直流伺服驅(qū)動系統(tǒng)直流伺服驅(qū)動系統(tǒng)電氣驅(qū)動系統(tǒng)電氣驅(qū)動系統(tǒng)交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)開環(huán)系統(tǒng)開環(huán)系統(tǒng)l控制原理控制原理半閉環(huán)系統(tǒng)半閉環(huán)系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)伺服系統(tǒng)的分類方法很多，常見的分類方法有以下伺服系統(tǒng)的分類方法很多，常見的分類方法有以下三種。三種。步進(jìn)電機(jī)伺服驅(qū)動系

4、統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)伺服驅(qū)動系統(tǒng)第11頁/共59頁13主要內(nèi)容開環(huán)控制開環(huán)控制 (Open-Loop Servo-Drive)電機(jī)電機(jī)機(jī)械執(zhí)行部件機(jī)械執(zhí)行部件A相、相、B相相C相、相、f、nCNC插 補(bǔ)插 補(bǔ)指令指令脈沖頻率脈沖頻率f脈沖個數(shù)脈沖個數(shù)n換算換算 脈沖環(huán)脈沖環(huán)形分配形分配變換變換功率功率放大放大p按控制原理分類按控制原理分類采用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動元件；采用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動元件；無位置反饋，其精度主要取無位置反饋，其精度主要取 決于伺服驅(qū)動系統(tǒng)和機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)的性能和精度決于伺服驅(qū)動系統(tǒng)和機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)的性能和精度 ；結(jié)構(gòu)簡單、結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)試維修方便，調(diào)試維修方便，工作穩(wěn)定、工作穩(wěn)定、設(shè)備投資低，

5、設(shè)備投資低，一般用于精度和速度要求不高、驅(qū)動力矩不大的經(jīng)濟(jì)一般用于精度和速度要求不高、驅(qū)動力矩不大的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。型數(shù)控機(jī)床。第12頁/共59頁14步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)第13頁/共59頁15半閉環(huán)控制半閉環(huán)控制 (Half-Closed-Loop Servo-Drive)速度控制速度控制電路電路工作臺工作臺伺服電機(jī)伺服電機(jī)位置比較位置比較電路電路指令脈沖指令脈沖速度反饋速度反饋位置反饋位置反饋檢測元件檢測元件半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點(diǎn)是從驅(qū)動裝置半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點(diǎn)是從驅(qū)動裝置(常用常用伺服電機(jī)伺服電機(jī))或絲杠引出，采樣旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測，或絲杠引出，采樣旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測，不

6、是直接檢測運(yùn)動部件的實(shí)際位置。不是直接檢測運(yùn)動部件的實(shí)際位置。p按控制原理分類按控制原理分類第14頁/共59頁16精度也較高，因而在現(xiàn)代精度也較高，因而在現(xiàn)代CNC機(jī)床中得機(jī)床中得到了廣泛應(yīng)用。到了廣泛應(yīng)用。第15頁/共59頁17交流伺服交流伺服電機(jī)電機(jī)第16頁/共59頁18主要內(nèi)容閉環(huán)控制閉環(huán)控制 (Closed-Loop Servo-Drive )位置反饋位置反饋速度控制速度控制電路電路工作臺工作臺伺服電機(jī)伺服電機(jī)位置比較位置比較電路電路指令脈沖指令脈沖速度反饋速度反饋p按控制原理分類按控制原理分類第17頁/共59頁19該系統(tǒng)主要用于精度要求很高的鏜該系統(tǒng)主要用于精度要求很高的鏜銑床、超精

7、車床、超精磨床以及較銑床、超精車床、超精磨床以及較大型的數(shù)控機(jī)床等。大型的數(shù)控機(jī)床等。閉環(huán)控制閉環(huán)控制 (Closed-Loop Servo-Drive )第18頁/共59頁20光柵尺光柵尺光柵尺光柵尺第19頁/共59頁21p 按驅(qū)動電機(jī)的類型分：按驅(qū)動電機(jī)的類型分：第20頁/共59頁22p 按驅(qū)動電機(jī)的類型分：按驅(qū)動電機(jī)的類型分：第21頁/共59頁23p 按驅(qū)動電機(jī)的類型分：按驅(qū)動電機(jī)的類型分：第22頁/共59頁24p 按驅(qū)動電機(jī)的類型分：按驅(qū)動電機(jī)的類型分：直線電機(jī)第23頁/共59頁251. 精度要高精度要高l 數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的精度精度是指是指機(jī)床工作的實(shí)際位置機(jī)床工作

8、的實(shí)際位置復(fù)復(fù)現(xiàn)現(xiàn)插補(bǔ)器指令信號的插補(bǔ)器指令信號的精確程度精確程度。 靜態(tài)靜態(tài)：定位精度和重復(fù)定位精度要高，即定位誤差和重復(fù)定位精度和重復(fù)定位精度要高，即定位誤差和重復(fù)定位誤差要小。高檔數(shù)控機(jī)床微米級定位誤差要小。高檔數(shù)控機(jī)床微米級 ，超精密機(jī)床亞超精密機(jī)床亞微米級。微米級。 （以保證尺寸精度）（以保證尺寸精度）動態(tài)動態(tài)：跟隨精度，這是動態(tài)性能指標(biāo)，用跟隨誤差表示。跟隨精度，這是動態(tài)性能指標(biāo)，用跟隨誤差表示。 （以保證輪廓精度）（以保證輪廓精度） 靈敏度要高靈敏度要高：有足夠高的分辯率。有足夠高的分辯率。 第24頁/共59頁262. 工作穩(wěn)定性好工作穩(wěn)定性好 第25頁/共59頁27加工過程中，

9、進(jìn)給伺服驅(qū)動系加工過程中，進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)統(tǒng)跟蹤指令信號的速度要快，跟蹤指令信號的速度要快，過渡時間要短，且無超調(diào)，過渡時間要短，且無超調(diào)，這這樣跟隨誤差才小。樣跟隨誤差才小。否則對機(jī)械否則對機(jī)械部件不利，有害于加工質(zhì)量。部件不利，有害于加工質(zhì)量。過渡過程一般應(yīng)在幾十毫秒以過渡過程一般應(yīng)在幾十毫秒以內(nèi)內(nèi)。 t F tp 3.響應(yīng)速度快，無超調(diào)響應(yīng)速度快，無超調(diào) 快速響應(yīng)是伺服系統(tǒng)動態(tài)品質(zhì)的一項重要指標(biāo)，它反快速響應(yīng)是伺服系統(tǒng)動態(tài)品質(zhì)的一項重要指標(biāo)，它反映了系統(tǒng)對插補(bǔ)指令的跟蹤精度。映了系統(tǒng)對插補(bǔ)指令的跟蹤精度。第26頁/共59頁284. 4. 調(diào)速范圍要寬調(diào)速范圍要寬 調(diào)速范圍是指電機(jī)在調(diào)速范

10、圍是指電機(jī)在額定負(fù)載額定負(fù)載時所能提供的時所能提供的最高轉(zhuǎn)最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比速和最低轉(zhuǎn)速之比。為保證在任何切削條件下都能獲得為保證在任何切削條件下都能獲得最佳的切削速度，要求進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)必須提供較大最佳的切削速度，要求進(jìn)給伺服驅(qū)動系統(tǒng)必須提供較大的調(diào)速范圍，一般調(diào)速范圍應(yīng)達(dá)到的調(diào)速范圍，一般調(diào)速范圍應(yīng)達(dá)到12000。現(xiàn)有的高現(xiàn)有的高性能進(jìn)給伺服系統(tǒng)已具備無級調(diào)速，且調(diào)速范圍在性能進(jìn)給伺服系統(tǒng)已具備無級調(diào)速，且調(diào)速范圍在110000以上。以上。 第27頁/共59頁295. 低速轉(zhuǎn)矩要大低速轉(zhuǎn)矩要大6. 能可逆運(yùn)行和頻繁靈活啟停。能可逆運(yùn)行和頻繁靈活啟停。7. 可靠性高可靠性高 第28頁/

11、共59頁30有兩種類型：一是固定的等分角度控制；二是連續(xù)的任意角度控制。（稱為“C”軸控制）第29頁/共59頁31p步進(jìn)電動機(jī)步進(jìn)電動機(jī)是一種將是一種將電脈沖信號電脈沖信號轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的相應(yīng)的角位移角位移或或線線位移位移的的控制電動機(jī)控制電動機(jī)。 步進(jìn)電機(jī)和一般電機(jī)不同，步進(jìn)電機(jī)和一般電機(jī)不同，一般電機(jī)通電后連續(xù)轉(zhuǎn)動一般電機(jī)通電后連續(xù)轉(zhuǎn)動，而而步進(jìn)電機(jī)則隨輸入的脈沖按節(jié)拍一步一步地轉(zhuǎn)動步進(jìn)電機(jī)則隨輸入的脈沖按節(jié)拍一步一步地轉(zhuǎn)動。l 對步進(jìn)電機(jī)施加一個對步進(jìn)電機(jī)施加一個電脈沖信號電脈沖信號時，步進(jìn)電機(jī)就時，步進(jìn)電機(jī)就旋轉(zhuǎn)一個旋轉(zhuǎn)一個固定的角度固定的角度，稱為一步稱為一步。每一步所轉(zhuǎn)過的角度叫

12、做。每一步所轉(zhuǎn)過的角度叫做步距角步距角。例：步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)例：步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)400步，即步，即步距角步距角為：為： 9 . 0400360若絲杠的導(dǎo)程為若絲杠的導(dǎo)程為1010mm，齒輪傳動比是，齒輪傳動比是1，系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量為：為：)(025. 01013609 . 0360mmti第30頁/共59頁32l步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)的的角位移量角位移量和輸入的和輸入的電電脈沖數(shù)脈沖數(shù)成正比成正比。l步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)的的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速與輸入的與輸入的電脈沖信號的電脈沖信號的頻率頻率成正比成正比l步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)的的轉(zhuǎn)動方向轉(zhuǎn)動方向與與步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)電機(jī)的工作方式工作方式(通電通電順序順序)有關(guān)。有關(guān)。

13、只需要控制只需要控制輸入脈沖輸入脈沖的的數(shù)量數(shù)量、頻率頻率及電機(jī)繞組及電機(jī)繞組通電通電相序相序，便可以獲得所需要的便可以獲得所需要的轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動及轉(zhuǎn)動方向方向。 在無脈沖輸入時，步進(jìn)電機(jī)在繞組電源激勵下在無脈沖輸入時，步進(jìn)電機(jī)在繞組電源激勵下，氣隙磁場能使轉(zhuǎn)子保持原有的位置而處于，氣隙磁場能使轉(zhuǎn)子保持原有的位置而處于定位狀定位狀態(tài)態(tài)。第31頁/共59頁33了低速振動。n應(yīng)用：要求一般的開環(huán)伺服驅(qū)動系統(tǒng)，如經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動。第32頁/共59頁34步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)電機(jī)的步距角步距角大小與那些因素有關(guān)？大小與那些因素有關(guān)？l定子勵磁繞組相數(shù)定子勵磁繞組相數(shù)、通電方式通電方式 和和

14、轉(zhuǎn)子的齒數(shù)轉(zhuǎn)子的齒數(shù)。計算公式為：計算公式為：m定子勵磁繞組相數(shù)定子勵磁繞組相數(shù)Z轉(zhuǎn)子齒數(shù)轉(zhuǎn)子齒數(shù)K通電方式通電方式，若連續(xù)兩次通電相數(shù)相同為若連續(xù)兩次通電相數(shù)相同為1，若，若不同則為不同則為2。m相m拍，k1；m相2m拍，k2。 p步距角越小所達(dá)到的位置精度越高步距角越小所達(dá)到的位置精度越高。實(shí)際使用的步進(jìn)電機(jī)實(shí)際使用的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子齒數(shù)很多轉(zhuǎn)子齒數(shù)很多k=拍數(shù)拍數(shù)p/相數(shù)相數(shù)m3 6 0m z ka=第33頁/共59頁35360mzka=3603601.53402mzka鞍=創(chuàng)第34頁/共59頁36步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速計算步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速計算：式中，式中，當(dāng)轉(zhuǎn)子的步距角一定時，當(dāng)轉(zhuǎn)子的步距角一定時，步進(jìn)

15、電機(jī)的轉(zhuǎn)速與輸步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與輸入的脈沖頻率成正比入的脈沖頻率成正比。603606fnfaa=鞍式中：式中： n轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)速（r/min); f脈沖頻率，即每秒輸入步進(jìn)電脈沖頻率，即每秒輸入步進(jìn)電機(jī)的脈沖數(shù)；機(jī)的脈沖數(shù)； 用度數(shù)表示的步距角。用度數(shù)表示的步距角。第35頁/共59頁37360mzka=第36頁/共59頁38第37頁/共59頁39如五相步進(jìn)電機(jī)，五相十拍的二三相轉(zhuǎn)換方式：ABABCBCBCDCDCDEDEDEAEAEAB 第38頁/共59頁40。n永磁反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)與反應(yīng)式相似，但轉(zhuǎn)子用永磁材料制成或有勵磁繞組、由電磁力矩實(shí)現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)行。這樣可提高電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，減少定子繞組

16、的電流。第39頁/共59頁41l功率步進(jìn)電機(jī)輸出力矩在550Nm以上，能直接驅(qū)動工作臺。第40頁/共59頁42第41頁/共59頁436.3 6.3 直流伺服電動機(jī)及其速度控制直流伺服電動機(jī)及其速度控制一、直流伺服電動機(jī)一、直流伺服電動機(jī) 伺服電動機(jī)是指能夠精密地控伺服電動機(jī)是指能夠精密地控制其位置的一種電動機(jī)。直流伺服制其位置的一種電動機(jī)。直流伺服電動機(jī)是伺服電動機(jī)的一種。電動機(jī)是伺服電動機(jī)的一種。1. 直流伺服電動機(jī)分類及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)直流伺服電動機(jī)分類及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 永磁直流伺服電動機(jī)永磁直流伺服電動機(jī)無槽轉(zhuǎn)子直流伺服電動機(jī)無槽轉(zhuǎn)子直流伺服電動機(jī)空心杯轉(zhuǎn)子直流伺服電動機(jī)空心杯轉(zhuǎn)子直流伺服電動機(jī)印刷繞

17、組直流伺服電動機(jī)印刷繞組直流伺服電動機(jī)后三種直流伺服電動機(jī)為小慣量直流伺服電動機(jī)。后三種直流伺服電動機(jī)為小慣量直流伺服電動機(jī)。第42頁/共59頁44特點(diǎn)特點(diǎn)l 小慣量直流伺服電動機(jī)小慣量直流伺服電動機(jī): 慣量小，響應(yīng)速度快，慣量小，響應(yīng)速度快， 但過載能力低。但過載能力低。l 永磁直流伺服電動機(jī)永磁直流伺服電動機(jī):轉(zhuǎn)矩大，慣量大，穩(wěn)定性轉(zhuǎn)矩大，慣量大，穩(wěn)定性 好，調(diào)速范圍寬。好，調(diào)速范圍寬。l但有電刷，限制速度的提高（但有電刷，限制速度的提高（10001500r/min）。）。第43頁/共59頁456.4 交流伺服電動機(jī)及其速度控制交流伺服電動機(jī)及其速度控制 直流伺服電動機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速性能，

18、但直流伺直流伺服電動機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速性能，但直流伺服電動機(jī)的電刷和換向器容易磨損，需要經(jīng)常維護(hù)；由服電動機(jī)的電刷和換向器容易磨損，需要經(jīng)常維護(hù)；由于換向器換向時會產(chǎn)生火花而使最高轉(zhuǎn)速受到限制，也于換向器換向時會產(chǎn)生火花而使最高轉(zhuǎn)速受到限制，也使應(yīng)用環(huán)境受到限制；直流伺服電動機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造使應(yīng)用環(huán)境受到限制；直流伺服電動機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難，成本高。困難，成本高。 自自20世紀(jì)世紀(jì)80年代中期以來，以交流伺服電動機(jī)作為年代中期以來，以交流伺服電動機(jī)作為驅(qū)動元件的交流伺服系統(tǒng)得到迅速發(fā)展，有逐漸代替直驅(qū)動元件的交流伺服系統(tǒng)得到迅速發(fā)展，有逐漸代替直流伺服電機(jī)的趨勢。流伺服電機(jī)的趨勢。第44頁/共

19、59頁46一、交流伺服電動機(jī)一、交流伺服電動機(jī)二、永磁同步交流伺服電動機(jī)的結(jié)構(gòu)二、永磁同步交流伺服電動機(jī)的結(jié)構(gòu)三、永磁同步交流伺服電動機(jī)的工作原理三、永磁同步交流伺服電動機(jī)的工作原理四、同步交流伺服電動機(jī)的變頻調(diào)速四、同步交流伺服電動機(jī)的變頻調(diào)速第45頁/共59頁47一、交流伺服電動機(jī)一、交流伺服電動機(jī)1. 交流伺服電動機(jī)分類交流伺服電動機(jī)分類 異步型異步型 同步型同步型 同步型交流伺服電動機(jī)又分為永磁式和勵磁式。同步型交流伺服電動機(jī)又分為永磁式和勵磁式。 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)中多采用永磁同步交流伺服電動機(jī)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)中多采用永磁同步交流伺服電動機(jī)。2. 永磁同步交流伺服電動機(jī)的特點(diǎn)：

20、永磁同步交流伺服電動機(jī)的特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，效率較高結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，效率較高 調(diào)速方便調(diào)速方便 由于它的轉(zhuǎn)速與所接電源頻率之間存在一種嚴(yán)格由于它的轉(zhuǎn)速與所接電源頻率之間存在一種嚴(yán)格關(guān)系，所以可獲得與頻率成正比的可變速度，并且可以得到關(guān)系，所以可獲得與頻率成正比的可變速度，并且可以得到非常硬的機(jī)械特性及寬的調(diào)速范圍。非常硬的機(jī)械特性及寬的調(diào)速范圍。 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 體積較大，起動較困難體積較大，起動較困難第46頁/共59頁48二、永磁同步交流伺服電動機(jī)的結(jié)構(gòu)二、永磁同步交流伺服電動機(jī)的結(jié)構(gòu) 組成：定子、轉(zhuǎn)子和檢測元件。組成：定子、轉(zhuǎn)子和檢測元件。 定子具有齒槽，內(nèi)有三相繞組，形狀與普通交流

21、電動機(jī)的定定子具有齒槽，內(nèi)有三相繞組，形狀與普通交流電動機(jī)的定子相同，但其外形多呈多邊形，且無外殼，利于散熱。子相同，但其外形多呈多邊形，且無外殼，利于散熱。 轉(zhuǎn)子由多塊永久磁鐵和沖片組成。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是氣轉(zhuǎn)子由多塊永久磁鐵和沖片組成。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是氣隙磁密較高，極數(shù)較多。隙磁密較高，極數(shù)較多。第47頁/共59頁49三、永磁同步交流伺服電動機(jī)的工作原理三、永磁同步交流伺服電動機(jī)的工作原理 定子三相繞組接上交流電源后，就會產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，定子三相繞組接上交流電源后，就會產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，以同步轉(zhuǎn)速以同步轉(zhuǎn)速ns旋轉(zhuǎn)。定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子的永久磁鐵磁極互相旋轉(zhuǎn)。定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子的永久磁鐵磁極

22、互相吸引，并帶著轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)。使轉(zhuǎn)子也以同步轉(zhuǎn)速吸引，并帶著轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)。使轉(zhuǎn)子也以同步轉(zhuǎn)速ns旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)。 當(dāng)轉(zhuǎn)子加上負(fù)載轉(zhuǎn)矩之后，將造成定子磁場軸線與轉(zhuǎn)子磁當(dāng)轉(zhuǎn)子加上負(fù)載轉(zhuǎn)矩之后，將造成定子磁場軸線與轉(zhuǎn)子磁極軸線不重合，其夾角為極軸線不重合，其夾角為。若負(fù)載發(fā)生變化，。若負(fù)載發(fā)生變化，角也跟著變化角也跟著變化，但只要不超過一定的限度，轉(zhuǎn)子始，但只要不超過一定的限度，轉(zhuǎn)子始終跟著定子的旋轉(zhuǎn)磁場以恒定的同步轉(zhuǎn)終跟著定子的旋轉(zhuǎn)磁場以恒定的同步轉(zhuǎn)速速ns旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為 nns60f/p (r/min)式中式中 f電源的頻率電源的頻率 p磁極對數(shù)磁極對數(shù)第48頁/共59頁50四、同

23、步交流伺服電動機(jī)的變頻調(diào)速四、同步交流伺服電動機(jī)的變頻調(diào)速1. 調(diào)速原理分析調(diào)速原理分析 根據(jù)永磁同步交流伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速公式根據(jù)永磁同步交流伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速公式 nns60f/p (r/min) 可以通過改變電動機(jī)電源頻率可以通過改變電動機(jī)電源頻率 f 來調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。來調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。 此法可以實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，能夠較好地滿足數(shù)控機(jī)床的要求。此法可以實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，能夠較好地滿足數(shù)控機(jī)床的要求。變頻調(diào)速的關(guān)鍵是設(shè)計能為電動機(jī)提供變頻電源的變頻器。變頻調(diào)速的關(guān)鍵是設(shè)計能為電動機(jī)提供變頻電源的變頻器。2. 變頻器變頻器 交交交變頻器交變頻器 直接將固定頻率的交流電變換為另一種頻直接將固定頻

24、率的交流電變換為另一種頻率的交流電。率的交流電。 交交直直交變頻器交變頻器 先將電網(wǎng)交流電通過整流變?yōu)橹绷?，先將電網(wǎng)交流電通過整流變?yōu)橹绷鳎俳?jīng)過電容或電感或電容、電感組合電路濾波后供給逆變器再經(jīng)過電容或電感或電容、電感組合電路濾波后供給逆變器。逆變器輸出的是電壓和頻率可調(diào)的交流電。逆變器輸出的是電壓和頻率可調(diào)的交流電。第49頁/共59頁51第50頁/共59頁52第51頁/共59頁536.5 主軸驅(qū)動主軸驅(qū)動 數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動不同于進(jìn)給驅(qū)動，主軸的工作運(yùn)動數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動不同于進(jìn)給驅(qū)動，主軸的工作運(yùn)動通常為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。通常為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。主軸驅(qū)動的主要要求：主軸驅(qū)動的主要要求： 輸出功率大輸出功率大 2.2250kw，結(jié)構(gòu)上不能采用永磁式，結(jié)構(gòu)上不能采用永磁式 寬的調(diào)速范圍寬的調(diào)速范圍 1：10