伺服电机原理.doc

伺服电机原理永磁交流伺服电动机 20 世纪 80 年代以来, 随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术的发展, 永磁交流伺服驱动技术有了突出的发展, 各国著名电气厂商相继推出各自的交流伺服电动机和伺服驱动器系列产品并不断完善和更新。交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发展方向, 使原来的直流伺服面临被淘汰的危机。 90 年代以后,世界各国已经商品化了的交流伺服系统是采用全数字控制的正弦波电动机伺服驱动。交流伺服驱动装置在传动领域的发展日新月异。永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比较,主要优点有: ⑴无电刷和换向器,因此工作可靠,对维护和保养要求低。⑵定子绕组散热比较方便。⑶惯量小,易于提高系统的快速性。⑷适应于高速大力矩工作状态。⑸同功率下有较小的体积和重量。自从德国 MANNESMANN 的 Rexroth 公司的 Indramat 分部在 1978 年汉诺威贸易博览会上正式推出 MAC 永磁交流伺服电动机和驱动系统,这标志着此种新一代交流伺服技术已进入实用化阶段。到 20 世纪 80 年代中后期,各公司都已有完整的系列产品。整个伺服装置市场都转向了交流系统。早期的模拟系统在诸如零漂、抗干扰、可靠性、精度和柔性等方面存在不足, 尚不能完全满足运动控制的要求,近年来随着微处理器、新型数字信号处理器( DSP )的应用,出现了数字控制系统, 控制部分可完全由软件进行, 分别称为摪胧只瘮或摶旌鲜綌、撊只瘮的永磁交流伺服系统。到目前为止, 高性能的电伺服系统大多采用永磁同步型交流伺服电动机, 控制驱动器多采用快速、准确定位的全数字位置伺服系统。典型生产厂家如德国西门子、美国科尔摩根和日本松下及安川等公司。日本安川电机制作所推出的小型交流伺服电动机和驱动器, 其中 D 系列适用于数控机床( 最高转速为 1000r/min ,力矩为 ~ ), R 系列适用于机器人(最高转速为 3000r/min ,力矩为 ~ )。之后又推出 M、F、S、H、C、G 六个系列。 20 世纪 90 年代先后推出了新的D 系列和 R 系列。由旧系列矩形波驱动、 8051 单片机控制改为正弦波驱动、 80C 、 154CPU 和门阵列芯片控制, 力矩波动由 24 %降低到 7%, 并提高了可靠性。这样, 只用了几年时间形成了八个系列(功率范围为 ~ 6kW )较完整的体系,满足了工作机械、搬运机构、焊接机械人、装配机器人、电子部件、加工机械、印刷机、高速卷绕机、绕线机等的不同需要。以生产机床数控装置而著名的日本法奴克( Fanuc )公司,在 20 世纪 80 年代中期也推出了 S 系列( 13 个规格)和 L 系列( 5 个规格)的永磁交流伺服电动机。 L 系列有较小的转动惯量和机械时间常数,适用于要求特别快速响应的位置伺服系统。日本其他厂商, 例如: 三菱电动机( HC-KFS 、 HC-MFS 、 HC-SFS 、 HC-RFS 和 HC-UFS 系列)、东芝精机( SM 系列)、大隈铁工所(BL 系列)、三洋电气( BL 系列)、立石电机(S 系列) 等众多厂商也进入了永磁交流伺服系统的竞争行列。德国力士乐公司( Rexroth )的 Indramat 分部的 MAC 系列交流伺服电动机共有 7 个机座