伺服电机是什么伺服电机的作用?

2024-05-21 应用案例

  是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机,是一种补助马达间接变速装置。伺服电机能控制速度,位置精度非常准确,可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制,并能快速反应,在自动控制系统中用作执行元件,且具有机电时间常数小、线性度高等特性,可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,其主要特征是,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。

  伺服驱动与伺服电机深度绑定,与控制器、编码器等配件共同构成伺服系统。伺服驱动器的基本功能是控制伺服电机,其作用类似于变频器作用于普通交流马达,属于伺服系统的一部分,主要使用在于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机来控制,实现高精度的传动系统定位,是传动技术的高端产品,因此伺服电机能够理解为绝对服从控制信号指挥的电机。

  交流电机的基本构造与交流感应电动机(异步电机)相似,其定子上装有两个位置互差90°的绕组,一个是励磁绕组Rf,它始终接在交流电压Uf上;另一个是控制绕组L,联接控制信号电压Uc。所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。

  •异步型交流伺服电动机即交流感应电动机,它有三相和单相之分,也有鼠笼式和线绕式,通常多用鼠笼式三相感应电动机。其结构相对比较简单,与同容量的直流电动机相比,质量轻1/2,价格仅为直流电动机的1/3。缺点是不能经济地实现范围很广的平滑调速,必须从电网吸收滞后的励磁电流。因而令电网功率因数变坏。

  •同步型交流伺服电动机直流电动机内部构造较为简单。它的定子与感应电动机一样,都在定子上装有对称三相绕组。而转子却不同,按不同的转子结构又分电磁式及非电磁式两大类。非电磁式又分为磁滞式、永磁式和反应式多种。数字控制机床中多用永磁式同步电动机。

  •有刷电机成本低,结构相对比较简单,启动转矩大,调速范围宽,控制容易,要维护,但维护方便,产生电磁干扰,对使用环境有要求,通常用于对成本敏感的普通工业和民用场合。

  •无刷电机体积小,重量轻,出力大,响应快,速度高,惯量小,转动平滑,力矩稳定。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。电机免维护不存在碳刷损耗的情况,效率很高,运行温度低噪音小,电磁辐射很小,长寿命,可用在所有环境。

  伺服电机系统在精度、矩频、过载等性能上的优势,凡是对位置,速度和力矩的控制精度要求比较高的场合,都能够使用交流伺服电机,如在数字控制机床、电子制造设备、包装机械、纺织机械、机器人、塑料机械、医疗机械、食品机械等领域已得到广泛应用;同时人机一体化智能系统的推广,使得伺服电机在新兴起的产业的应用规模增长迅速,整体市场规模增长空间较大。

  伺服电机是机器人的动力系统和机器人运动的“心脏”,在国家战略产业中占了重要地位。工业机器人每个关节的伺服电机用于驱动运动,为工业机器人手臂提供精确的角度。机器人用伺服电机要求驱动器与伺服之间的总线通讯速度快;伺服的精度高;另外对基础材料有加工要求。伺服电机一定要有较高的可靠性和稳定能力,能经受得起苛刻的运行条件,可进行十分频繁的正反向和加减速运行,并能在极短的时间内承受过载。

  数字控制机床中,主机包括床身、底座、立柱、横梁、滑座、工作台、主轴箱、进给机构、刀架和辅助装置。机床主机是数字控制机床的主体,它是在数字控制机床上自动地完成各种切削加工的机械部分。数字控制机床是高精度、高生产率的自动化加工机床。与传统的普通机床相比,数控机床在整体布局、外部造型、主传动系统、进给传动系统、刀具系统、支承系统和排屑系统等方面有很大的差异。这些差异能更好地满足数控技术的要求,并充分适应数控加工的特点。

  机床伺服系统是数控系统的执行部分,是以机床移动部件(工作台)的位置和速度作为控制量的自动控制系统。它由速度控制装置、位置控制装置、驱动伺服电动机和相应的物理运动装置组成。其功能是接收数控装置输出的脉冲信号指令,使机床上的移动部件做相应的移动。伺服系统应满足的要求是,进给速度范围要大、位移精度要高、工作速度响应要快以及工作稳定性要好。伺服系统由驱动装置和执行机构组成。驱动装置是执行机构(工作台、主轴)的驱动部件,由伺服驱动器与伺服电动机组成。

  风力发电控制管理系统的基础要求为保证可靠运行、获取最大能量、提供良好的电力质量。为了达到这一控制目标,风力发电系统经历了定桨距控制、变桨距控制及变速控制等控制技术,而伺服系统是实现变桨控制的核心。