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伺服电机工作原理及应用配用减速机场合

来源:凌科时间:2019-03-14 08:47:40

1、伺服系统(servomechanism)是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任意变化的自动控制系统。伺服主要靠脉冲来定位,基本上可以这样理解,伺服电机接收到1个脉冲,就会旋转1个脉冲对应的角度,从而实现位移,因为,伺服电机本身具备发出脉冲的功能,所以伺服电机每旋转一个角度,都会发出对应数量的脉冲,这样,和伺服电机接受的脉冲形成了呼应,或者叫闭环,如此一来,系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机,同时又收了多少脉冲回来,这样,就能够控制电机的转动,从而实现的定位,可以达到0.001mm。

直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低,结构简单,启动转矩大,调速范围宽,控制容易,需要维护,但维护不方便(换碳刷),产生电磁干扰,对环境有要求。因此它可以用于对成本普通工业和民用场合。

无刷电机体积小,重伺服电机维修量轻,出力大,响应快,速度高,惯量小,转动平滑,力矩稳定。控制复杂,容易实现智能化,其电子换相方式灵活,可以方波换相或正弦波换相。电机免维护,效率很高,运行温度低,电磁辐射很小,长寿命,可用于各种环境。

2、交流伺服电机也是无刷电机,分为同步和异步电机,目前运动控制中一般都用同步电机,它的功率范围大,可以做到很大的功率。大惯量,转动速度低,且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。

 

3、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)。

交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上的区别:交流伺服要好一些,因为是正弦波控制,转矩脉动小。直流伺服是梯形波。但直伺服电机维修伺服比较简单,便宜。

直流伺服电机可应用在是火花机、机械手。可同时配置2500P/R高分析度的标准编码器及测速器,更能加配减速箱、令机械设备带来可靠的准确性及高扭力。调速性好,单位重量和体积下,输出功率高,大于交流电机,更远远超过步进电机。多级结构的力矩波动小。

以下应用场合须搭配伺服行星减速机。

1、重负何高精度:对负载做移动并要求定位时便有此需要。一般像是卫星、军事科技、晶圆设备、机器人等自动化设备。他们的共同特征在于将负载移动所需的扭矩往往远超过伺服电机本身的扭矩容量。而透过减速机来做伺服电机输出扭矩的提升,便可有解决这个问题。

2、提升扭矩:输出扭矩提升的方式,可能采用直接增大伺服电机的输出扭矩方式,但这种方式不但须使用昂贵大功率的伺服电机,电机还要有更强壮的结构,扭矩的增大正比于控制电流的增大,此时采用比较大的驱动器,功率电子组件和相关机电设备规格的增大,又会使控制系统的成本大幅增加。

3、提高使用性能:据了解,负载惯量的不当匹配,是伺服控制不稳定的大原因之一。对于大的负载惯量,可以利用减速比的平方反比来调配的等效负载惯量,以获得控制响应。所以从这个角度来看,行星减速机为伺服应用的控制响应的匹配。

4、降低设备成本:从成本观点,假设0.4KW的AC伺服电机搭配驱动器,需耗费一单位设备成本,以5KW的AC伺服电机搭配伺服驱动器须耗费15单位成本,但是若采用0.4KW伺服电机与驱动器,搭配一组减速机就能够达到前述耗费15个单位成本才能完成的事,在操作成本上节省50以上。

因此使用者依其加工需求不同,决定选用的行星齿轮减速机产品。一般而言,在机台运转上有低速、高扭矩、高功率密度场合需求,绝大部分采用行星齿轮减速机。

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