交流伺服电机的原理及应用-8846威尼斯

交流伺服电机

内部的转子是永磁铁，驱动器控制的u/v/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。

目录:

1交流伺服电机的工作原理

2交流伺服电机的基本常识

3交流伺服电机及其调速...

4交流伺服电机的优良性能

5交流伺服电机在包装机...

交流伺服电机 - 交流伺服电机的工作原理

伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的u/v/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）。

交流伺服电机 - 交流伺服电机的基本常识

交流伺服电动机的结构主要可分为两部分，即定子部分和转子部分。其中定子的结构与旋转变压器的定子基本相同，在定子铁心中也安放着空间互成90度电角度的两相绕组。其中一组为激磁绕组，另一组为控制绕组，交流伺服电动机一种两相的交流电动机。 交流伺服电动机使用时，激磁绕组两端施加恒定的激磁电压uf，控制绕组两端施加控制电压uk。当定子绕组加上电压后，伺服电动机很快就会转动起来。 通入励磁绕组及控制绕组的电流在电机内产生一个旋转磁场，旋转磁场的转向决定了电机的转向，当任意一个绕组上所加的电压反相时，旋转磁场的方向就发生改变，电机的方向也发生改变。 为了在电机内形成一个圆形旋转磁场，要求激磁电压uj和控制电压uk之间应有90度的相位差，常用的方法有：

1）利用三相电源的相电压和线电压构成90度的移相

2）利用三相电源的任意线电压；

3）采用移相网络

4）在激磁相中串联电容器

交流伺服电机 - 交流伺服电机及其调速分类和特点

长期以来，在要求调速性能较高的场合，一直占据主导地位的是应用直流电动机的调速系统。但直流电动机都存在一些固有的缺点，如电刷和换向器易磨损，需经常维护。换向器换向时会产生火花，使电动机的最高速度受到限制，也使应用环境受到限制，而且直流电动机结构复杂，制造困难，所用钢铁材料消耗大，制造成本高。而交流电动机，特别是鼠笼式感应电动机没有上述缺点，且转子惯量较直流电机小，使得动态响应更好。在同样体积下，交流电动机输出功率可比直流电动机提高10﹪～70﹪，此外，交流电动机的容量可比直流电动机造得大，达到更高的电压和转速。现代数控机床都倾向采用交流伺服驱动，交流伺服驱动已有取代直流伺服驱动之势。

分类和特点

1．异步型交流伺服电动机

异步型交流伺服电动机指的是交流感应电动机。它有三相和单相之分，也有鼠笼式和线绕式，通常多用鼠笼式三相感应电动机。其结构简单，与同容量的直流电动机相比，质量轻1/2，价格仅为直流电动机的1/3。缺点是不能经济地实现范围很广的平滑调速，必须从电网吸收滞后的励磁电流。因而令电网功率因数变坏。

这种鼠笼转子的异步型交流伺服电动机简称为异步型交流伺服电动机，用im表示。

2．同步型交流伺服电动机

同步型交流伺服电动机虽较感应电动机复杂，但比直流电动机简单。它的定子与感应电动机一样，都在定子上装有对称三相绕组。而转子却不同，按不同的转子结构又分电磁式及非电磁式两大类。非电磁式又分为磁滞式、永磁式和反应式多种。其中磁滞式和反应式同步电动机存在效率低、功率因数较差、制造容量不大等缺点。数控机床中多用永磁式同步电动机。与电磁式相比，永磁式优点是结构简单、运行可靠、效率较高；缺点是体积大、启动特性欠佳。但永磁式同步电动机采用高剩磁感应，高矫顽力的稀土类磁铁后，可比直流电动外形尺寸约小1/2，质量减轻60﹪，转子惯量减到直流电动机的1/5。它与异步电动机相比，由于采用了永磁铁励磁，消除了励磁损耗及有关的杂散损耗，所以效率高。又因为没有电磁式同步电动机所需的集电环和电刷等，其机械可靠性与感应（异步）电动机相同，而功率因数却大大高于异步电动机，从而使永磁同步电动机的体积比异步电动机小些。这是因为在低速时，感应（异步）电动机由于功率因数低，输出同样的有功功率时，它的视在功率却要大得多，而电动机主要尺寸是据视在功率而定的。

交流伺服电机 - 交流伺服电机的优良性能

1 控制精度高

步进电机的步距角一般为1．8。(两相)或0．72。(五相)，而交流伺服电机的精度取决于电机编码器的精度。以伺服电机为例，其编码器为l6位，驱动器每接收2 =65 536个脉冲，电机转一圈，其脉冲当量为360‘／65 536=0，0055 ；并实现了位置的闭环控制．从根本上克服了步进电机的失步问题。

2 矩频特性好

步进电机的输出力矩随转速的升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，其工作转速一般在每分钟几十转到几百转。而交流伺服电机在其额定转速(一般为2000r／min或3000r／rain)以内为恒转矩输出，在额定转速以e为恒功率输出。

3 具有过载能力

以松下交流伺服电机为 4 加速性能好

步进电机空载时从静止加速到每分钟几百转，需要200—400ms：交流伺服电机的加速性能较好．

交流伺服电机 - 交流伺服电机在包装机械上的应用

1 在物料计量方面的应用

粉状物料的计量，常用螺杆计量的方式．通过螺杆旋转的圈数的多少来达到计量的目的。为了提高计量的精度，要求螺杆的转速可调、位置定位准确，如果用交流伺服电机来驱动螺杆，利用交流伺服电机控制精度高、矩频特性好的优点可以达到快速精确计量同样．对粘稠体物料的计量，可以采用交流伺服电机来驱动齿轮泵，通过齿轮泵的一对齿轮的啮台来进行计量。

2 在横封装置和定长裁切机柯上的应用

在制袋式自动包装机械中，横封装置是一个重要的机构，它不仅要求定位准确，还要求横向封台时横封轮的线速度与薄膜供送的速度相等，而且在横封轮对滚后，横封轮的转速应增大，即以较快的速度相分离。

传统的方法是通过偏心轮或曲柄导杆机构等机械的方式来实现的，这样不仅机构复杂、可靠性低，且调整十分麻烦。如果用交流伺服电机来驱动横封轮，可以利用交流伺服电机优良的运动性能，通过交流伺服电机的非恒速运动来满足横向封口的要求，提高工作质量和效率。

3 在供送物料方面的应用

包装机械供送物料的工作方式有间歇式和连续式两类。

在间歇式供送物料方式中，如在间歇式制袋包装机上，以前，包装膜的供送多采用曲柄连杆机构间歇拉带的方式，不仅结构复杂，调整也困难。如果用交流伺服电机驱动拉带轮，可以在控制器中事先设定交流伺服电机每次运行的距离、运行的时间和停顿的时间，利用交流伺服电机的优良加速和定位性能，达到准确控制供送薄膜的长度的目的。尤其是在具有色标纠偏装置的控制系统中，通过色标检测开关检测到的偏差信号，经控制器输送到交流伺服电机，交流伺服电机优良的加速性能和控制精度，可以使偏差得到快速准确的纠正。

在连续式供送物料方式中，交流伺服电机的优良加速性能及其过载能力，可以保证连续匀速的供送物料。