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伺服电机和伺服驱动器的使用介绍
一、伺服电机•伺服驱动器的控制原理
伺服电机和伺服驱动器是一个有机的整体,伺服电动机的运行性能是电动机及其
驱动器二者配合所反映的综合效果。
1、永磁式同步伺服电动机的基本结构
图1为一台8极的永磁式同步伺服电动机结构截面图,其定子为硅钢片叠成的铁芯
和三相绕组,转子是由高矫顽力稀土磁性材料(例如钕铁錋)制成的磁极。为了检测
转子磁极的位置,在电动机非负载端的端盖外面还安装上光电编码器。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)。

图1 永磁式同步伺服电动机的结构
图2 所示为一个两极的永磁式同步电机工作示意图,当定子绕组通上交流电源后,
就产生一旋转磁场,在图中以一对旋转磁极N、S表示。当定子磁场以同步速n1逆时针方
向旋转时,根据异性相吸的原理,定子旋转磁极就吸引转子磁极,带动转子一起旋转,
转子的旋转速度与定子磁场的旋转速度(同步转速n1)相等。当电机转子上的负载转矩
增大时,定、转子磁极轴线间的夹角θ就相应增大,导致穿过各定子绕组平面法线方
向的磁通量减少,定子绕组感应电动势随之减小,而使定子电流增大,直到恢复电源
电压与定子绕组感应电动势的平衡。这时电磁转矩也相应增大,最后达到新的稳定状
态,定、转子磁极轴线间的夹角θ称为功率角。虽然夹角θ会随负载的变化而改变,
但只要负载不超过某一极限,转子就始终跟着定子旋转磁场以同步转速n1转动,即转
子的转速为:
(1-1)
图 2 永磁同步电动机的工作原理
电磁转矩与定子电流大小的关系并不是一个线性关系。事实上,只有定子旋转磁
极对转子磁极的切向吸力才能产生带动转子旋转的电磁力矩。因此,可把定子电流所
产生的磁势分解为两个方向的分量,沿着转子磁极方向的为直轴(或称d轴)分量,与
转子磁极方向正交的为交轴(或称q轴)分量。显然,只有q轴分量才能产生电磁转矩。
由此可见,不能简单地通过调节定子电流来控制电磁转矩,而是要根据定、转子
磁极轴线间的夹角θ确定定子电流磁势的q轴和d轴分量的方向和幅值,进而分别对q
轴分量和d轴分量加以控制,才能实现电磁转矩的控制。这种按励磁磁场方向对定子电
流磁势定向再行控制的方法称为“磁场定向”的矢量控制。
2、位置控制模式下的伺服系统是一个三闭环控制系统,两个内环分别是电流环和
速度环。

图 3
•稳态误差接近为零;
•动态:在偏差信号作用下驱动电机加速或减速。
二、松下MINAS A5系列AC伺服电机•驱动器的接线和参数设置简介
AC 伺服电机和驱动器MINAS A5 系列对原来的A4 系列进行了性能升级,设定和调
整极其简单;所配套的电机,采用 20 位增量式编码器,且实现了低齿槽转矩化;提
高了在低刚性机器上的稳定性,及可在高刚性机器上进行高速高精度运转,可应对各
种机器的使用。
1、驱动器和伺服电机型号的定义
·驱动器

图 4
·伺服电机

图 5
2、驱动器接口和控制接线
图 6
⑴主电路接线:连接器XA包括主电源输入端子和控制电源输入端子,可独立;
连接器XB的电机连接端子连接到伺服电机,固定接线,不可反接。(U相红色、V相白
色、W相黑色);X6 接口编码器反馈信号
⑵ X4端口:I/O 控制信号端口。YL-335B接线如图7所示。

图 7
X4端口是一个50针端口,各引出端子功能与运行模式有关。YL-335B采用位置模式,
并根据设备工作要求,只使用部分端子。此外,伺服ON输入(29脚)、伺服警报输出负
端(36脚,ALM-端)- 端(0V)。从接线插头引出的信号
只有:
•脉冲信号输入端(OPC1、PULS2、OPC2、SING2)
•正方向驱动禁止输入(9脚,POT),负方向驱动禁止输入((8脚,NOT)
注意:采用S7-200系列PLC时,PLC脉冲输出端的连接与三菱FX系列PLC不同,图8(a)
是FX1N脉冲输出端与驱动器的连接原理,图(b) 则是西门子S7-226脉冲输出端与驱动
器的连接原理。

图 8
3、参数设置
⑴操作面板使用












图 9
⑵参数设置
A5的参数分为7类,即:分类0(基本设定);分类1(增益调整);分类2(振动抑
制功能);分类3(速度、转矩控制、全闭环控制)…YL-335B实际上主要使用基本设定。
A5 伺服参数设置表格
序参数
设置值功能和含义初始值
号参数号参数名称
1 Pr5