伺服電機(jī)講解

1、伺服電動(dòng)機(jī)定義 伺服電動(dòng)機(jī)也稱為伺服電動(dòng)機(jī)也稱為執(zhí)行電動(dòng)機(jī)執(zhí)行電動(dòng)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(hào)電壓控制信號(hào)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(dòng)控制對(duì)象。，以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象?？煞譃閮深悾嚎煞譃閮深悾褐绷魉欧妱?dòng)機(jī)直流伺服電動(dòng)機(jī)交流伺服電動(dòng)機(jī)交流伺服電動(dòng)機(jī)其最大的特點(diǎn)：其最大的特點(diǎn)：有控制電壓時(shí)轉(zhuǎn)子立即旋轉(zhuǎn)，無(wú)控制電壓時(shí)轉(zhuǎn)有控制電壓時(shí)轉(zhuǎn)子立即旋轉(zhuǎn)，無(wú)控制電壓時(shí)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(dòng)器松下交流伺服

2、電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器安川交流伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器安川交流伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)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(shí)時(shí), ,電機(jī)在特性點(diǎn)電機(jī)在特性點(diǎn)A A運(yùn)運(yùn)行，轉(zhuǎn)速為行，轉(zhuǎn)速為na，這時(shí)電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)，這時(shí)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(shí)，電機(jī)產(chǎn)生的時(shí)，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(shí)改變，因此電機(jī)就要瞬時(shí)能瞬時(shí)改變

3、，因此電機(jī)就要瞬時(shí)地在特性點(diǎn)地在特性點(diǎn)C C運(yùn)行，這時(shí)電機(jī)產(chǎn)生運(yùn)行，這時(shí)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(diǎn)運(yùn)行。點(diǎn)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(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的控制可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的控制機(jī)械特性機(jī)械特性伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性伺服電動(dòng)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(hào)，輸出）根據(jù)給定信號(hào)，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(hào)；位置信號(hào)；（3 3）I/OI/O信號(hào)接口信

4、號(hào)接口驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)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(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)RS232口口I/O信號(hào)接口信號(hào)接口編碼器信號(hào)接口編碼器信號(hào)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(dòng)器驅(qū)動(dòng)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(dòng)器交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器UVW型號(hào)型號(hào)STST系列系列交流伺服電機(jī)型號(hào)編號(hào)說(shuō)明交流伺服電機(jī)型號(hào)編號(hào)說(shuō)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(dòng)的永磁同步交流伺服電機(jī)表示電機(jī)是正弦波驅(qū)動(dòng)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(dòng)器工作電壓；表示電機(jī)適配的驅(qū)動(dòng)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(dòng)器表示電機(jī)安裝了失電制動(dòng)器種類的選擇種類的選擇選型選型 一般自動(dòng)控制應(yīng)用場(chǎng)合應(yīng)盡可能選用交流伺服電一般自動(dòng)控制應(yīng)用場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(guò)大不經(jīng)濟(jì)，功率選得過(guò)小電動(dòng)機(jī)容功率選得過(guò)大不經(jīng)濟(jì)，功率選得過(guò)小電動(dòng)機(jī)容易因過(guò)載而損壞。易因過(guò)載而損壞。1. 對(duì)于連續(xù)運(yùn)行的伺服電動(dòng)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(dòng)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(duì)于短時(shí)工作的伺服電動(dòng)機(jī)，允許在運(yùn)行中有短對(duì)于短時(shí)工作的伺服電動(dòng)機(jī)，允許在運(yùn)行中有短暫的過(guò)載，故所選功率可等于或略小于生產(chǎn)機(jī)械暫的過(guò)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(chǎng)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)電氣原理圖電氣原理圖控制繞組控制繞組勵(lì)磁繞組勵(lì)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(gè)繞組稱為對(duì)稱兩相繞組。個(gè)繞組稱為對(duì)稱兩相繞組。勵(lì)磁繞組和控制繞組勵(lì)磁繞組和控制繞組勵(lì)磁繞組勵(lì)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(lì)磁繞組的電流通入勵(lì)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(gè)電流稱為兩相對(duì)稱幅值彼此相等，這樣的兩個(gè)電流稱為

9、兩相對(duì)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(lì)磁繞組勵(lì)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(duì)稱電流通入兩相對(duì)稱繞組時(shí)當(dāng)兩相對(duì)稱電流通入兩相對(duì)稱繞組時(shí)，在電機(jī)內(nèi)就產(chǎn)生一個(gè)旋在電機(jī)內(nèi)就產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。當(dāng)電流變化一個(gè)周期時(shí)當(dāng)電流變化一個(gè)周期時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)了一圈旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)了一圈?？刂评@組控制繞組勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組t1t2t4t3UC1UC2UF1UF2兩相繞組兩相繞組min)/(60

10、)/(0rpfsrpfn 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定于定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定于定子繞組極對(duì)數(shù)和電源的頻率極對(duì)數(shù)和電源的頻率旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速為的一般表達(dá)式為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速為的一般表達(dá)式為磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速磁場(chǎng)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(duì)數(shù)定子繞組極對(duì)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(chǎng)的作用下受到力的作用，從而隨在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下受到力的作用，從而隨旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)而轉(zhuǎn)動(dòng)?；\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?；\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(hào)或數(shù)據(jù)信號(hào)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(chǔ)通訊、傳輸和存儲(chǔ)的信號(hào)形式的設(shè)備。的信號(hào)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(hào)電信號(hào)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(duì)式編碼器絕對(duì)式編碼器將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼，每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼，其示值只與測(cè)量的起始和終止位置有其示值只與測(cè)量的起始和終止位置有關(guān)，與測(cè)量的中間過(guò)程無(wú)關(guān)關(guān)，與測(cè)量的中間過(guò)程無(wú)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