時(shí)間:2018-05-11 16:33:52來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載
一、伺服電機(jī)原理
伺服電機(jī)(servomotor)是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)。伺服電機(jī)可以控制速度,位置精度非常準(zhǔn)確,可以將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號(hào)控制,并能快速反應(yīng),在自動(dòng)控制系統(tǒng)中,用作執(zhí)行元件,可把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。
“伺服”一詞源于希臘語“奴隸”的意思,“伺服電機(jī)”可以理解為絕對(duì)服從控制信號(hào)指揮的電機(jī):在控制信號(hào)發(fā)出之前,轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng),當(dāng)控制信號(hào)發(fā)出時(shí),轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動(dòng);當(dāng)控制信號(hào)消失時(shí),轉(zhuǎn)子能即時(shí)停轉(zhuǎn)。因此伺服電機(jī)指的是隨時(shí)跟隨命令進(jìn)行動(dòng)作的一種電機(jī),是以其工作性質(zhì)命名的。
伺服主要靠脈沖來定位,伺服電機(jī)接收到一個(gè)脈沖就會(huì)旋轉(zhuǎn)一個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的角度,從而實(shí)現(xiàn)位移。伺服本身帶有編碼器,具備發(fā)出脈沖的功能,所以伺服電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度,就會(huì)發(fā)出對(duì)應(yīng)數(shù)量的脈沖。等于是把電機(jī)旋轉(zhuǎn)的詳細(xì)信息反饋回去,形成閉環(huán)。這樣的話,系統(tǒng)就會(huì)知道發(fā)了多少脈沖給電機(jī),同時(shí)又收了多少脈沖回來,這樣就能很精準(zhǔn)的控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)非常精準(zhǔn)的定位。
一、伺服電機(jī)分類
1、直流伺服
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單控制容易。但從實(shí)際運(yùn)行考慮,直流伺服電動(dòng)機(jī)引入了機(jī)械換向裝置,成本高,故障多,維護(hù)困難,經(jīng)常因碳刷產(chǎn)生的火花影響生產(chǎn),會(huì)產(chǎn)生電磁干擾。而且碳刷需要維護(hù)更換。機(jī)械換向器的換向能力,也限制了電動(dòng)機(jī)的容量和速度。
交流伺服
分為永磁同步伺服電機(jī)和異步伺服電機(jī)。目前運(yùn)動(dòng)控制基本都用同步電機(jī)。
永磁同步伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵,驅(qū)動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成電磁場(chǎng),轉(zhuǎn)子在此磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器,驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較,調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度(線數(shù))。特點(diǎn)如下:
1、控制速度非常快,從啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速只需幾毫秒;而相同情況下異步電機(jī)卻需要幾秒鐘。
2、啟動(dòng)扭矩大,可以帶動(dòng)大慣量的物體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。
3、功率密度大,相同功率范圍下相比異步電機(jī)可以把體積做得更小、重量做得更輕。
4、運(yùn)行效率高。
5、可支持低速長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。
6、斷電無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象,可快速控制停止動(dòng)作。
7、控制和響應(yīng)性能比異步伺服電機(jī)高很多。
三、伺服電機(jī)選型
1、電機(jī)轉(zhuǎn)矩
電機(jī)轉(zhuǎn)矩,簡(jiǎn)單的說,就是轉(zhuǎn)動(dòng)的力量的大小。也就是電機(jī)可以發(fā)出多大的力,轉(zhuǎn)矩是一種力矩,力矩在物理中的定義是:
力矩=力×力臂
這里的力臂就可以看成電機(jī)所帶動(dòng)的物體的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑。如果電機(jī)轉(zhuǎn)矩太小,就帶不動(dòng)所要帶的物體,也就是感覺電機(jī)的“勁”不夠大。
假設(shè)我們是采用滾珠絲桿使工件做平行移動(dòng):
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