伺服電動(dòng)機(jī)資料

伺服電機(jī)的原理以及應(yīng)用目錄第1章概述1.1伺服電機(jī)的分類以及發(fā)展歷程1.2國(guó)內(nèi)伺服電機(jī)的發(fā)展情況第2章伺服控制器2.1伺服控制器簡(jiǎn)介2.2通用變頻器和伺服控制器主要區(qū)別第3章伺服電機(jī)原理（舉例說(shuō)明）3.1全電動(dòng)注塑機(jī)電控原理3.2伺服電機(jī)結(jié)構(gòu)以及工作原理第4章伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的區(qū)別4.1控制精度發(fā)面的差異4.2低頻特性的不同4.3矩陣特性以及過(guò)載能力的高低4.4運(yùn)行性能以及速度響應(yīng)性能的區(qū)別第5章伺服電機(jī)的應(yīng)用5.1伺服控制在飲料罐裝上的應(yīng)用5.2伺服控制精度螺旋填充系統(tǒng)總結(jié)參考文獻(xiàn)附錄第1章概述1.1伺服電機(jī)的分類以及發(fā)展歷程伺服電機(jī)科分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類，交流伺服要好一些，是正弦波控制，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小。直流伺服是梯形波。直流伺服比較簡(jiǎn)單，便宜。直流伺服電機(jī)分為有和無(wú)刷電機(jī)。有刷電機(jī)成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，啟動(dòng)矩大，調(diào)速范圍寬，控制容易，需要維護(hù)，但維方便（換碳刷），產(chǎn)生電磁干擾，對(duì)環(huán)境有要求；因?yàn)榈?/p>

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因此它可以用于對(duì)成本敏感的普通工業(yè)和民用場(chǎng)合。無(wú)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。控制復(fù)雜，容易實(shí)現(xiàn)智能化，其電相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相。電維護(hù)，效率很高，運(yùn)行溫度低，電磁輻射很小，命，可用于各種環(huán)境。交流伺服電機(jī)也是無(wú)機(jī)，分為同步和異步電機(jī)，目前運(yùn)動(dòng)控制中一用同步電機(jī)，它的功率范圍大，可以做到很大率。大慣量，最高轉(zhuǎn)動(dòng)速度低，且隨著功率增子換機(jī)免長(zhǎng)壽刷電般都的功大而快速降低。因而適合做低速平穩(wěn)運(yùn)行的應(yīng)用。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(chǎng)，轉(zhuǎn)子在此磁場(chǎng)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。國(guó)內(nèi)伺服電機(jī)的發(fā)展情況近年來(lái)，中國(guó)從制造業(yè)大國(guó)正向制造業(yè)強(qiáng)國(guó)發(fā)展，伺服電機(jī)之中國(guó)由于國(guó)家對(duì)制造裝備及其技術(shù)改造工作的重視，隨著全數(shù)字式交流永磁伺服系統(tǒng)的性能價(jià)格比逐步提高，交流伺服電機(jī)作為控制電機(jī)類高檔精密部件，其市場(chǎng)需求將穩(wěn)步增長(zhǎng)，近5年內(nèi)其應(yīng)用前景將十分看好。交流永磁伺服電機(jī)逐漸成為主1990年以前，由于技術(shù)成本等原因，國(guó)內(nèi)伺服電機(jī)以直流永磁有刷電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)為主，而且主要集中在機(jī)床和國(guó)防軍工行業(yè)。中國(guó)在1990年以后，進(jìn)口永磁交流伺服電機(jī)系統(tǒng)逐步進(jìn)入中國(guó)，此期間得益于稀土永磁材料的發(fā)展、電力電子及微電子技術(shù)日新月異的進(jìn)步，交流伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)也很快從模擬式過(guò)渡到全數(shù)字式。由于交流伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置采用了先進(jìn)全數(shù)字式驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)，硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，參數(shù)調(diào)整方便，產(chǎn)品生產(chǎn)的一致性可靠性增加，同時(shí)可集成復(fù)雜的電機(jī)控制算法和智能化控制功能，如增益自動(dòng)調(diào)整、網(wǎng)絡(luò)通訊功能等，大大拓展了交流伺服電機(jī)的適用領(lǐng)域；另外隨著各行業(yè)，如機(jī)床、印刷設(shè)備、包裝設(shè)備、紡織設(shè)備、激光加工設(shè)備、機(jī)器人、自動(dòng)化生產(chǎn)線等，對(duì)工藝精度、加工效率和工作可靠性等要求不斷提高，這些領(lǐng)域?qū)涣魉欧姍C(jī)的需求將迅猛增長(zhǎng)，交流伺服將逐步替代原有直流有刷伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)。中國(guó)近幾年，華中數(shù)控、廣州數(shù)控、航天數(shù)控、蘭州電機(jī)等的伺服驅(qū)動(dòng)器及電機(jī)產(chǎn)品已相繼進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段，但還主要是集中在數(shù)控機(jī)床行業(yè)，功率規(guī)格在400W以上，沒(méi)有針對(duì)整個(gè)自動(dòng)化控制行業(yè)形成全系列規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。由于中國(guó)為制造業(yè)大國(guó)，除數(shù)控機(jī)床行業(yè)外，其他行業(yè)對(duì)各種規(guī)格伺服電機(jī)需求量逐年增長(zhǎng)，為此，國(guó)外伺服電機(jī)生產(chǎn)廠商陸續(xù)計(jì)劃或已經(jīng)在國(guó)內(nèi)設(shè)置獨(dú)資工廠，利用本地資源和廉價(jià)勞動(dòng)力，批量生產(chǎn)各種規(guī)格的通用型伺服電機(jī)產(chǎn)品。中國(guó)在國(guó)內(nèi)伺服電機(jī)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)技術(shù)已趨于完善，目前主要是朝標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，規(guī)?；较虬l(fā)展，只有一定規(guī)模才能有高可靠性和價(jià)格低廉而富有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。但國(guó)內(nèi)伺服電機(jī)的全數(shù)字驅(qū)動(dòng)器技術(shù)還比較落后，主要局限于欠缺實(shí)用的電機(jī)數(shù)字控制算法和高可靠的功率摹。第2章 伺服控制器2.1伺服控制器簡(jiǎn)介伺服控制器是用來(lái)控制伺服馬達(dá)的一種器件，一般是通過(guò)位置、速度和力矩三種方式對(duì)伺服馬達(dá)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)高精度的傳動(dòng)系統(tǒng)定位。從結(jié)構(gòu)上看，伺服控制器和變頻器器差不多，但對(duì)元器件的要求精度和可靠性更高。目前主流的伺服控制器均采用數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）作為控制核心，可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的控制算法，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模塊（IPM）為核心設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路,IPM內(nèi)部集成了驅(qū)動(dòng)電路,同時(shí)具有過(guò)電壓、過(guò)電流、過(guò)熱、欠壓等故障檢測(cè)保護(hù)電路,在主回路中還加入軟啟動(dòng)電路,以減小啟動(dòng)過(guò)程對(duì)驅(qū)動(dòng)器的沖擊。功率驅(qū)動(dòng)單元首先通過(guò)三相全橋整流電路對(duì)輸入的三相電或者市電進(jìn)行整流，得到相應(yīng)的直流電。經(jīng)過(guò)整流好的三相電或市電，再通過(guò)三相正弦PWM電壓型逆變器變頻來(lái)驅(qū)動(dòng)三相永磁式同步交流伺服電機(jī)。功率驅(qū)動(dòng)單元的整個(gè)過(guò)程可以簡(jiǎn)單的說(shuō)就是AC-DC-AC的過(guò)程。整流單元（AC-DC）主要的拓?fù)潆娐肥侨嗳珮虿豢卣麟娐?。伺服控制器也是伺服系統(tǒng)的核心，它的精度決定了伺服控制系統(tǒng)的整體精度。通用變頻器和伺服控制器主要區(qū)別通用變頻器和伺服控制器主要區(qū)別有以下幾點(diǎn)：1、伺服控制器通過(guò)自動(dòng)化接口可很方便地進(jìn)行操作模塊和現(xiàn)場(chǎng)總線模塊的轉(zhuǎn)換，同時(shí)使用不同的現(xiàn)場(chǎng)總線模塊實(shí)現(xiàn)不同的控制模式（RS232、RS485、光纖、InterBus、ProfiBus），而通用變頻器的控制方式比較單一。

2、伺服控制器直接連接旋轉(zhuǎn)變壓器或編碼器，構(gòu)成速度、位移控制閉環(huán)。而通用變頻器只能組成開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。3．伺服控制器的各項(xiàng)控制指標(biāo)（如穩(wěn)態(tài)精度和動(dòng)態(tài)性能等）優(yōu)于通用變頻器。第3章伺服電機(jī)原理（舉例說(shuō)明）3.1全電動(dòng)注塑機(jī)電控原理劉It爭(zhēng)逬詰島 傾爭(zhēng)U衲耳吐時(shí)凰砂品2'0-LQY2*0-EOV?F(M0VPPC-EtA^iSMf.ft+04克曲入皿成*出?用憶.tti*、SERCOSjtlAW劉It爭(zhēng)逬詰島 傾爭(zhēng)U衲耳吐時(shí)凰砂品2'0-LQY2*0-EOV?F(M0VPPC-EtA^iSMf.ft+04克曲入皿成*出?用憶.tti*、SERCOSjtlAW一IR迫IX^I334]D31DJQ^lO.-l'ikiiLfrft工業(yè)祈算譏們想把“EtS-232?看層0JKB0W5W55^I334]D31DJQ^lO.-l'ikiiLfrft工業(yè)祈算譏們想把“EtS-232?看層0JKB0W5W55沖伺服：一詞源于希伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)：括了一個(gè)直流電機(jī)；一饋可調(diào)電位器；及一塊速轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)提供了（減速）齒輪組，使之輪組的變速比愈大，伺一個(gè)伺服電機(jī)內(nèi)部包組變速齒輪組；一個(gè)反電子控制板。其中，高原始動(dòng)力，帶動(dòng)變速產(chǎn)生高扭力的輸出，齒服電機(jī)的輸出扭力也ffrjSlKO-lHqnOO”當(dāng)個(gè)得心應(yīng)手的馴服工具，服從控制信號(hào)的要求而動(dòng)作。在訊號(hào)來(lái)到之前，轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng)；訊號(hào)來(lái)到之后，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)訊號(hào)消失，轉(zhuǎn)子能即時(shí)自行停轉(zhuǎn)。由于它的“伺服”性能，因此而得名。伺服系統(tǒng)：是使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(biāo)（或給定值）的任意變化的自動(dòng)控制系統(tǒng)。伺服的主要任務(wù)是按控制命令的要求、對(duì)功率進(jìn)行放大、變換與調(diào)控等處理，使驅(qū)動(dòng)裝置輸出的力矩、速度和位置控制的非常靈活方便。伺服電機(jī)：伺服電動(dòng)機(jī)又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。其主要特點(diǎn)是，當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。伺服電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：大扭力、控制簡(jiǎn)單、裝配靈活。伺服電機(jī)結(jié)構(gòu)以及工作原理愈大，也就是說(shuō)越能承受更大的重量，但轉(zhuǎn)動(dòng)的速度也愈低。伺服電機(jī)的工作原理：伺服電機(jī)是一個(gè)典型閉環(huán)反饋系統(tǒng)，減速齒輪組由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其終端（輸出端）帶動(dòng)一個(gè)線性的比例電位器作位置檢測(cè)，該電位器把轉(zhuǎn)角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為一比例電壓反饋給控制線路板，控制線路板將其與輸入的控制脈沖信號(hào)比較，產(chǎn)生糾正脈沖，并驅(qū)動(dòng)電機(jī)正向或反向地轉(zhuǎn)動(dòng)，使齒輪組的輸出位置與期望值相符，令糾正脈沖趨于為 0，從而達(dá)到使伺服電機(jī)精確定位的目的。第4章 伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的區(qū)別4.1控制精度發(fā)面的差異兩相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為3.6°、1.8°，五相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為0.72°、0.36°。也有一些高性能的步進(jìn)電機(jī)步距角更小。如四通公司生產(chǎn)的一種用于慢走絲機(jī)床的步進(jìn)電機(jī)，其步距角為0.09°；德國(guó)百格拉公司（BERGERLAHR）生產(chǎn)的三相混合式步進(jìn)電機(jī)其步距角可通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)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(jī)的步距角。交流伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以松下全數(shù)字式交流伺服電機(jī)為例，對(duì)于帶標(biāo)準(zhǔn)2500線編碼器的電機(jī)而言，由于驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù)，其脈沖當(dāng)量為360°/10000=0.036°。對(duì)于帶17位編碼器的電機(jī)而言，驅(qū)動(dòng)器每接收217=131072個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當(dāng)量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量的1/655。4.2低頻特性的不同步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象。振動(dòng)頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動(dòng)器性能有關(guān)，一般認(rèn)為振動(dòng)頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半。這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振動(dòng)現(xiàn)象對(duì)于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時(shí)，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來(lái)克服低頻振動(dòng)現(xiàn)象，比如在電機(jī)上加阻尼器，或驅(qū)動(dòng)器上采用細(xì)分技術(shù)等。交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)膜片聯(lián)軸器，即使在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機(jī)械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能（FFT）,可檢測(cè)出機(jī)械的共振點(diǎn)，便于系統(tǒng)調(diào)整。矩陣特性以及過(guò)載能力的高低步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇下降，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300?600RPM。交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般為2000RPM或3000RPM）以內(nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。步進(jìn)電機(jī)一般不具有過(guò)載能力。交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過(guò)載能力。以松下交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過(guò)載和轉(zhuǎn)矩過(guò)載能力。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的三倍，可用于克服慣性負(fù)載在啟動(dòng)瞬間的慣性力矩。步進(jìn)電機(jī)因?yàn)闆](méi)有這種過(guò)載能力，在選型時(shí)為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，而機(jī)器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)象。4.5運(yùn)行性能以及速度響應(yīng)性能的區(qū)別

步進(jìn)電機(jī)的控制為開(kāi)環(huán)控制，啟動(dòng)頻率過(guò)高或負(fù)載過(guò)大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時(shí)轉(zhuǎn)速過(guò)高易出現(xiàn)過(guò)沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度，應(yīng)處理好升、降速問(wèn)題。交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動(dòng)器可直接對(duì)電機(jī)編碼器反饋信號(hào)進(jìn)行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會(huì)出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過(guò)沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠。步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要200?400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以松下MSMA400W交流伺服電機(jī)為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場(chǎng)合。第5章 伺服電機(jī)的應(yīng)用5.1伺服控制在飲料罐裝上的應(yīng)用florriifillin自hajoiineILLHUZL￡5.1伺服控制在飲料罐裝上的應(yīng)用florriifillin自hajoiineILLHUZL￡P(guān)WUETFUG*~]WTUfHWW在本應(yīng)用多個(gè)灌裝頭線與瓶因?yàn)樗麄冄刂粩嗑€。每個(gè)灌裝頭必須匹配了一個(gè)瓶子，瓶子軌道，而它正朝著。產(chǎn)品是作為配移動(dòng)的噴嘴與瓶。在本應(yīng)用10個(gè)噴嘴安裝在一輛馬車是驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠機(jī)制。在滾珠絲杠機(jī)制也稱為絲杠。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸滾珠絲杠，馬車將沿著橫向的長(zhǎng)度滾珠絲杠軸。這一運(yùn)動(dòng)將是順利的,使每一個(gè)噴嘴可病pense產(chǎn)品的瓶子沒(méi)有油污。伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用了定位驅(qū)動(dòng)器控制器的軟件，使位置和速度被跟蹤的輸送線移動(dòng)瓶。主編碼器跟蹤瓶因?yàn)樗麄冄刂斔途€。一種螺旋式進(jìn)料系統(tǒng)也使用之前的地步瓶進(jìn)入加油站。螺旋導(dǎo)致具體數(shù)額的空間之間的規(guī)定，每瓶在進(jìn)入加油站。該瓶可裝緊緊他們的做法螺旋,但他們通過(guò)螺旋其空間是完全相同，使脖子的瓶子將符合生育間隔的灌裝噴嘴。探測(cè)器還結(jié)合配藥制度，以確保沒(méi)有任何產(chǎn)品是免除從噴管一瓶，如果丟失或出現(xiàn)大空格之間瓶。伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)比較的立場(chǎng)瓶從主編碼器的反饋信號(hào)，表明的立場(chǎng)，填補(bǔ)運(yùn)輸安裝的滾珠絲桿。伺服驅(qū)動(dòng)器放大器將增加或減少的速度滾珠絲杠機(jī)制，使噴嘴將匹配的速度