伺服系统中,伺服电动机是一个执行元件,它的作用是把电信号(控制电压或相位)变换成机械位移,也就是把接收到的电信号变为电机的一定转速或角位移以驱动控制对象;而电信号是不能直接转换成机械能的,所以我们首先将电信号转为磁从而实现电信号到机械能的转换。 伺服电动机有直流和交流之分,随着微处理器技术、大功率高性能半导体功率器件技术和电机永磁材料制造工艺的发展及其性能价格比的日益提高,交流电机和交流伺服控制系统逐渐成为主导产品。交流伺服驱动技术已经成为工业领域实现自动化的基础技术之一,并将逐渐取代直流伺服系统。 交流伺服电动机的类型主要有两大类:感应式异步(IM型)电动机和永磁同步(SM型)电动机。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,最高转动速度低,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。 下面简单介绍一下这两种交流电机:
电动机的基本原理
一. 交流感应式异步(IM型)电动机
交流感应式异步电机:是一种由定子侧励磁,产生旋转磁场,由转子侧感应的电动势产生电流,并与气隙磁场作用产生电磁转矩,从而实现将电能转化为机械能的电力拖动装置。它主要由定子、转子和它们之间的气隙构成。定子是静止不动的部分,转子是旋转部分。对定子绕组通三相交流电源后,产生旋转磁场,转子由感应线圈和材料构成,定子旋转磁场旋转切割转子绕组,转子绕组产生感应电动势,其方向由“右手螺旋定则”确定。由于转子绕组自身闭合,便有电流流过,并假定电流方向与电动势方向相同,转子绕组感应电流在定子旋转磁场作用下,产生电磁力,其方向由“左手螺旋定则”判断。该力对转轴形成转矩(称电磁转矩),它的方向与定子旋转磁场(即电流相序)一致,于是,电动机在电磁转矩的驱动下,顺着旋转磁场的方向旋转,且一定有转速差。有转速差是异步电动机旋转的必要条件,异步的名称也由此而来。
优点: 结构简单、容易制造、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、运行效率较高和具有适用的工作特性。
缺点:功率因数较差,异步电机运行时,必须从电网里吸收滞后性的无功功率,它的功率因数总是小于1。
定子由铁心、绕组与机座三部分组成;
转子主要由转子铁心、转子绕组和转轴三部分组成,鼠笼型转子其转子绕组是一个自己短路的绕组,鼠笼式转子是在转子铁心槽里插入铜条,再将全部铜条两端焊在两个铜端环上而组成;
电机定转子之间的空气间隙简称为气隙,异步电机的励磁电流是由丁字电源供给的。气隙较大时,磁路的磁阻较大。若要使气隙中的磁通达到一定的要求则相应的励磁电流也就大了,从而影响电动机的功率因数。为了提高功率因数,尽量让气隙小些。但也不能太小,否则,定、转子有可能发生摩擦与碰撞且影响散热。如果从减少附加损耗以及减少高层次谐波赐动势所产生磁通的角度来看,又希望气隙大一点,所以设计电机是应全盘考虑。
异步电机主要由定子、转子和它们之间的气隙构成。:
二. 交流永磁同步(SM型)电动机
交流永磁同步电动机:就是转子是由永磁材料构成,所以转动后,随着电机的定子旋转磁场的变化,转子也做响应频率的速度变化,而且转子速度=定子速度,所以称“同步”。电机内部的转子是永磁铁,定子装有三相对称的绕组,驱动器控制的U/V/W三相电,当定子的绕组中通过三相电源后,定子与转子之间必然产生一个旋转磁场,转子在此磁场的作用下转动,这个
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