伺服电机的工作原理的.pdfVIP

伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的 U /W 三相电形成电磁场，转子在此 磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，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）。 什么是伺服电机？有几种类型？工作特点是什么？ 答：伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，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 点是，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. 。 请问交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上有什么区别？ 答：交流伺服要好一些，因为是正弦波控制滚珠丝杆，转矩脉动小。直流伺服是梯形波。 但直流伺服比较简单，便宜。 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 快速性波纹管联轴器。 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。 伺服和步进电机 伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到1 个脉冲，就会旋转 1 个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电 机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应， 或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来， 这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm 。 步进电机是一种离散运动的装置，它和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数 字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电 机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大 多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似（脉 冲串和方向信号）弹性联轴器，但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的 使用性能作一比较。 一、控制精度不同 两相混合式步进电机步距角一般为 3.6 °、 1.8°，五相混合式步进电机步距角一般为 0.72 °、0.36 °。也有一些高性能的步进电机步距角更小。如四通公司生产的一种用于慢走 丝机床的步进电机，其步距角为0.09 °；德国百格拉公司（BERGER LAHR ）生产的三相混 合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为 1.8°、0.9 °、0.72 °、0.36 °、0.18 °、0.09 °、 0.072 °、 0.036 °，兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。 交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以松下全数字式交流伺服电 机为例，对于带标准2500 线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉 冲当量为360 °/10000=0.036 °。对于带17 位编码器的电机而言，驱动器每接收217=131072 个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为 360 °/131072=9.89 秒。是步距角为 1.8°的步进电机 的脉冲当量的1/655。 二、低频特性不同 步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关，一般 认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现 象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低 频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。 交流伺服电机运转非常平稳膜片联轴器，即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服 系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能（FFT ）， 可检测出机械的共振点，便于系统调整。 三、矩频特性不同 步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，所以其最高