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伺服电机内部结构介绍1

来源:电竞企鹅直播平台    发布时间:2024-04-03 22:34:05

产品描述:

  交流伺服电动机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似.其定子上装有两个位置互差90°的绕组,一个是励磁绕组Rf,它始终接在交流电压Uf上;另一个是控制绕组L,联接控制信号电压Uc。所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。

  交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式,但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性,无“自转”现象和快速响应的性能,它与普通电动机相比,应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。目前应用较多的转子结构有两种形式:一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子,为了减小转子的转动惯量,转子做得细长;另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子,杯壁很薄,仅0.2-0.3mm,为了减小磁路的磁阻,要在空心杯形转子内放置固定的内定子.空心杯形转子的转动惯量很小,反应迅速,而且运转平稳,因此被广泛采用。

  交流伺服电动机在没有控制电压时,定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场,转子静止不动。当有控制电压时,定子内便产生一个旋转磁场,转子沿旋转磁场的方向旋转,在负载恒定的情况下,电动机的转速随控制电压的大小而变化,当控制电压的相位相反时,伺服电动机将反转。

  交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似,但前者的转子电阻比后者大得多,所以伺服电动机与单机异步电动机相比,有三个显著特点:

  由于转子电阻大,其转矩特性曲线所示,与普通异步电动机的转矩特性曲线相比,有明显的区别。它可使临界转差率S0>1,这样不仅使转矩特性(机械特性)更接近于线性,而且具有较大的起动转矩。因此,当定子一有控制电压,转子立即转动,即具有起动快、灵敏度较高的特点。

  正常运转的伺服电动机,只要失去控制电压,电机立马停止运转。当伺服电动机失去控制电压后,它处于单相运作时的状态,由于转子电阻大,定子中两个相反方向旋转的旋转磁场与转子作用所产生的两个转矩特性(T1-S1、T2-S2曲线)以及合成转矩特性(T-S曲线)

  交流伺服电动机的输出功率一般是0.1-100W。当电源频率为50Hz,电压有36V、110V、220、380V;当电源频率为400Hz,电压有20V、26V、36V、115V等多种。

  交流伺服电动机运行平稳、噪音小。但控制特性是非线性,并且由于转子电阻大,损耗大,效率低,因此与同容量直流伺服电动机相比,体积大、重量重,所以只适用于0.5-100W的小功率控制系统。

  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作比较,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)。

  伺服电动机在伺服系统中控制机械元件运转的发动机.是一种补助马达间接变速装置。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,其主要特征是,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,作用:伺服电机,可使控制速度,位置精度非常准确。

  有刷电机成本低,结构相对比较简单,启动转矩大,调速范围宽,控制容易,要维护,但维护方便(换碳刷),产生电磁干扰,对环境有要求。因此它能够适用于对成本敏感的普通工业和民用场合。

  无刷电机体积小,重量轻,出力大,响应快,速度高,惯量小,转动平滑,力矩稳定。控制复杂,容易实现智能化,其电子换相方式灵活,可以方波换相或正弦波换相。电机免维护,效率很高,运行温度低,电磁辐射很小,长寿命,可用在所有环境。

  交流伺服电机也是无刷电机,分为同步和异步电机,目前运动控制中一般都用同步电机,它的功率范围大,能做到很大的功率。大惯量,最高转动速度低,且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。

  伺服电动机伺服电动机又叫执行电动机,或叫控制电动机。在自动控制系统中,伺服电动机是一个执行元件,它的作用是把信号(控制电压或相位)变换成机械位移,也就是把接收到的电信号变为电机的一定转速或角位移。其容量一般在0.1-100W,常用的是30W以下。伺服电动机有直流和交流之分。

  一、交流伺服电动机交流伺服电动机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似,如图1所示。其定子上装有两个位置互差90°的绕组,一个是励磁绕组Rf,它始终接在交流电压Uf上;另一个是控制绕组L,联接控制信号电压Uc。所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。

  交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式,但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性,无“自转”现象和快速响应的性能,它与普通电动机相比,应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。目前应用较多的转子结构有两种形式:

  一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子,为了减小转子的转动惯量,转子做得细长;

  另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子,杯壁很薄,仅0.2-0.3mm,为了减小磁路的磁阻,要在空心杯形转子内放置固定的内定子,如图2所示。空心杯形转子的转动惯量很小,反应迅速,而且运转平稳,因此被广泛采用。

  图2空心杯形转子伺服电动机结构交流伺服电动机在没有控制电压时,定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场,转子静止不动。当有控制电压时,定子内便产生一个旋转磁场,转子沿旋转磁场的方向旋转,在负载恒定的情况下,电动机的转速随控制电压的大小而变化,当控制电压的相位相反时,伺服电动机将反转。

  交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似,但前者的转子电阻比后者大得多,所以伺服电动机与单机异步电动机相比,有三个显著特点:

  1、起动转矩大由于转子电阻大,其转矩特性曲线所示,与普通异步电动机的转矩特性曲线相比,有明显的区别。它可使临界转差率S0>1,这样不仅使转矩特性(机械特性)更接近于线性,而且具有较大的起动转矩。因此,当定子一有控制电压,转子立即转动,即具有起动快、灵敏度较高的特点。

  2、运行范围较宽如图3所示,较差率S在0到1的范围内伺服电动机都能稳定运转。

  3、无自转现象正常运作的伺服电动机,只要失去控制电压,电机立马停止运转。当伺服电动机失去控制电压后,它处于单相运作时的状态,由于转子电阻大,定子中两个相反方向旋转的旋转磁场与转子作用所产生的两个转矩特性(T1-S1、T2-S2曲线)以及合成转矩特性(T-S曲线所示,与普通的单相异步电动机的转矩特性(图中T′-S曲线)不同。这时的合成转矩T是制动转矩,从而使电动机迅速停止运转。

  图5是伺服电动机单相运行时的机械特性曲线。负载一定时,控制电压Uc愈高,转速也愈高,在控制电压一定时,负载增加,转速下降。

  交流伺服电动机的输出功率一般是0.1-100W。当电源频率为50Hz,电压有36V、110V、220、380V;当电源频率为400Hz,电压有20V、26V、36V、115V等多种。交流伺服电动机运行平稳、噪音小。但控制特性是非线性,并且由于转子电阻大,损耗大,效率低,因此与同容量直流伺服电动机相比,体积大、重量重,所以只适用于0.5-100W的小功率控制系统。

  二、直流伺服电动机直流伺服电动机的结构和一般直流电动机一样,只是为了减小转动惯量而做得细长一些。它的励磁绕组和电枢分别由两个独立电源供电。也有永磁式的,即磁极是永久磁铁。一般会用电枢控制,就是励磁电压f一定,建立的磁通量Φ也是定值,而将控制电压Uc加在电枢上,其接线直流伺服电动机的n=f(T)曲线直流伺服电动机和交流伺服电动机相比,它具有机械特性较硬、输出功率较大、不自转,起动转矩大等优点。

  交流伺服电机的定子装有三相对称的绕组,而转子是永久磁极。当定子的绕组中通过三相电源后,定子与转子之间必然产生一个旋转场。这个旋转磁场的转速称为同步转速。电机的转速也就是磁场的转速。

  由于转子有磁极,所以在极低频率下也能旋转运行。所以它比异步电机的调速范围更宽。而与直流伺服电机相比,它没有机械换向器,特别是它没有了碳刷,完全排除了换向时产生火花对机械造成的磨损,另外交流伺服电机自带一个编码器。

  可以随时将电机运行的情况“报告”给驱动器,驱动器又根据得到的“报告”更精确的控制电机的运行。由此可见交流伺服电机优点确实很多。可是技术上的含金量也高了,价格也高了。最重要是对交流伺服电机的调试技术提高了。也就是电机虽好,如果调试不好一样是问题多多。

  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作比较,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.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,其主要特征是,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,转矩脉动小。直流伺服是梯形波。但直流伺服最简单,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新产品并逐渐完备和更新。

  交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发展趋势,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。

  伺服主要靠脉冲来定位,基本上能这样理解,伺服电机接收到1个脉冲,就会旋转1个脉冲对应的角度,以此来实现位移,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,以此来实现精确的定位,能够达到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管理系统中,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,交流伺服电机也慢慢变得多地应用于数字控制管理系统中。为了适应数字控制的发展的新趋势,运

  框图 /

  当前国内 机器人 发展迅猛,尤其是工业机器人领域。但在机器人的反应速度、精度上,国内外产品还是存在一定差距的,那么关键点是在哪呢?   关键在于机器人的核心零部件—— 伺服电机 。机器人在运行过程中,是通过伺服电机的驱动实现多自由度的运动的。如果对机器人运行的动作速度、精度要求高的话,实际就是要求伺服电机的响应速度、控制精度要足够高。     而在机器人实际运行时,往往伺服电机是处于各种加减速、正反转状态,那就对伺服电机的短时过载能力、惯量适应范围、频率响应带宽、转速/扭矩响应时间提出了很高的要求。   其中一个很重要的指标就是频率响应带宽,它决定了该伺服系统对指令的响应速度快慢,是机器人设计者的重要

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  伺服电机大范围的使用在需要精确控制的场合,例如机器人、自动机械、机械臂等。然而,伺服电机的范围不仅限于此,并能用于许多应用中。要了解伺服电机的基础知识,理论和工作原理,请阅读论坛的其他内容。 在本篇文章中,我们将使用Atmel Studio 7.0将Micro Servo Motor伺服电机与Atmega16 AVR微控制器连接起来。伺服电机的额定工作电压为4.8-6V。我们大家可以通过应用脉冲或PWM信号来控制其旋转角度和方向。请注意,伺服电机无法完全旋转360度,因此能在不需要连续旋转的情况下使用。旋转角度为0-180度或(-90) - (+ 90)度。 所需的组件 ● SG90 Tower Pro微型伺服电机 ● A

  的方法 /

  伺服电机驱动器的正确使用除按用户手册正确设置参数外,还应结合使用现场和负载情况,灵活操作。同样,维修伺服电机系统除采用同型号的部件进行替代外,也可以对原设备的功能、信号分析后,使用不相同型号部件进行替代。 伺服电机驱动器的几个参数设置 1、位置比例增益 设定位置环调节器的比例增益;设置值越大,增益越高,刚度越大,相同频率指令脉冲条件下,位置滞后量越小。但数值太大可能会引起振荡或超调;参数数值由具体的伺服系统型号和负载情况确定。 2、位置前馈增益 设定位置环的前馈增益;设定值越大时,表示在任何频率的指令脉冲下,位置滞后量越小;位置环的前馈增益大,控制管理系统的高速响应特性提高,但会使系统的位置不稳定,易产生振荡;不需要很高的响应

  驱动器的几个参数设置 /

  框图 /

  伺服电机是一种能够将电能转化为机械能的装置,它可以精确地控制速度和位置,具有反应快速等特点,通常被应用在自动控制系统中执行元件,是伺服系统中的重要组成部分。 01 伺服电机的工作原理 伺服电机主要由伺服驱动器、电动机和其他相关部件组成。伺服马达用来提供动力,而伺服控制器则负责调整输出速度和位置,并将其转化为电信号发送给执行机构。 伺服电动机通常由两部分所组成:一组感应电动机,另一组是被称为转子的飞轮。当转子旋转时,产生电磁场,带动另一个被称为马达的小型机械零件工作。转子上有两个不同的线圈,它们与吸盘连接在一起。吸盘会把转子上面的线缠绕起来,使整个马达看起来像一把剑。齿轮装置使得转子旋转顺畅,同时也限制了噪音。 02 伺服电机

  的工作原理 /

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