交流伺服电机简介

1、20172017年年3 3月月 交流伺服电机简介交流伺服电机简介 “伺服”一词来自英文Servo的音译， 是指运动系统按照人们的外部指令 要求进行运动。随着科技的发展， 伺服系统从一开始的液压模式发展 到目前的电气模式。电气伺服系统 主要由伺服电机、反馈和控制装置 组成，随着交流伺服电机技术的进 步，伺服系统的主导执行电机逐步 为交流电机取代。 图片来源：百度百科 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。 结构简单，与同容量的直 流电动机相比，质量轻， 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

2、令电网功率 因数变坏。 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。 同步型 异步型 交流伺服电机的基本类型 1、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。 2、是采用铝合金制成的 空心杯形转子。 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。 其定子

3、上装有两个位置互差 90的绕组。 1、励磁绕组Rf，它始终接 在交流电压Uf上； 2、是控制绕组L，联接控制 信号电压Uc。 交流伺服电机交流伺服电机 视频取材自鹏芃设计 交流伺服电机系统交流伺服电机系统 驱动器驱动器 交流伺服交流伺服 电机器电机器 交流伺服电机的结构 交流电机交流电机 编码器编码器 交流电机交流电机 电源线电源线 编码器信编码器信 号输出线号输出线 交流伺服电机的结构 交流伺服电机的结构 交流电机转子交流电机转子 电机外壳电机外壳 电缆插头电缆插头 编码器线编码器线 交流电机定子交流电机定子 1 2 3 1 1、无电刷和换向器，工作可靠，保养要求低；、无电刷和换向器，工作可

4、靠，保养要求低； 2 2、定子绕组散热比较方便定子绕组散热比较方便。 3 3、惯量小，易于提高系统的快速性、惯量小，易于提高系统的快速性。 4 4 4、适应于高速大力矩工作状态。、适应于高速大力矩工作状态。 优点 缺点缺点 控制较复杂 驱动器参数需要现场调整PID参数确定 需要更多的连线 1.起动转矩大 2.运行范围较广 3.无自转现象 4.可实现高精度数字控制 与其他电机相比与其他电机相比 1、不需要调速的机械装置应优先选用笼型异步电动机 2、对于负载周期性波动的长期工作机械,宜用绕线型异步电动机 3、需要补偿电网功率因数及获得稳定的工作速度时,优先选用同 步电动机 4、只需要几种速度,但不

5、要求调速时，选用多速异步电动机,采用 转换开关等来切换所需要的工作速度 5、需要大的起动转矩和恒功率调速的机械,宜选用直流电动机 6、起制动和调速要求较高的机械,可选用直流电动机或带调速装 置的交流电动机 电动机类型的选择 交流伺服电机 厂商 日本法 那克公 司 日本安 川电机 德国宝 石公司 美国 Gettys 美国AB 公司 德国西 门子公 司 德国力 士乐公 司 韩国三 星公司 小型交流伺服电动机和驱动器 永磁交流伺服电动机 IFT5系列三相永磁交 流伺服电动机 铁氧体永磁的SD系列 BDS3型伺服驱动器 全数字永磁交流 伺服电动机及驱 动系统 A700全数字化交流伺服系统 几大厂 商的

6、产 品 IFT5系列三相永磁交 流伺服电动机 国防军工行业 造纸印刷业 包装加工业 纺织业 机器人 应用场合应用场合 伺服电机编码器伺服电机编码器 编码器编码器 部分部分 安装在电机后端，其转盘（光栅）安装在电机后端，其转盘（光栅） 与电机同轴。与电机同轴。 伺服电机控制精度取决于编码器精度。伺服电机控制精度取决于编码器精度。 伺服电机编码器结构 编码器编码器 编码器编码器 伺服电机驱动器伺服电机驱动器 1 1、主要功能、主要功能 （1 1）根据给定信号输出与此）根据给定信号输出与此 成正比的控制电压成正比的控制电压UCUC； （2 2）接收编码器的速度和位）接收编码器的速度和位 置信号；置信

7、号； （3 3）I/OI/O信号接口信号接口 数码显示窗口数码显示窗口 参数设置键参数设置键 计算机计算机RS232RS232口口 I/OI/O信号接口信号接口 编码器信号接口编码器信号接口 电机电源输入电机电源输入 输出接线端子输出接线端子 外部组成外部组成 伺服电机驱动器伺服电机驱动器 控制模式控制模式 （1 1）位置控制模式）位置控制模式最大输入脉冲最大输入脉冲 频率频率500KPPS500KPPS（微分接收器）和（微分接收器）和 200KPPS200KPPS（用于开路收集器）（用于开路收集器） （2 2）速度控制模式）速度控制模式 模拟速度指令模拟速度指令 输入：输入：0 010V/1

8、0V/额定转速额定转速 （3 3）力矩控制模式）力矩控制模式模拟力矩指令模拟力矩指令 输入：输入：0 010V/10V/最大力矩最大力矩 原理框图 交流伺服电机系统接线示意图交流伺服电机系统接线示意图 交流伺服电机驱动器 连接连接AC220V I/O板板 交流伺服电机系统结构交流伺服电机系统结构 PC机机 运动控制器运动控制器 I/O 电电 路路 驱驱 动动 器器 电电 机机 Pulse 0/1 P9-0/2 CN SIG 控制 电压 编码器 反馈信号 轴号 0/1 数据信号 使能信号使能信号 DO 21/22 速度信号速度信号 DAC 0/1 交流伺服电机系统结构交流伺服电机系统结构 1张颖

9、.步进电机与交流伺服电机性能对比分析J.农机化研 究,2004,(3):98.DOI:10.3969/j.issn.1003-188X.2004.03.044. 2孙兴伟,侯广政,王可等.交流伺服电机速度控制模式实现方法的研究 J.机床与液压,2012,40(15):54-55,59.DOI:10.3969/j.issn.1001- 3881.2012.15.014. 3莫会成,闵琳,王健等.现代高性能永磁交流伺服系统综述-永磁电机 篇C./2013中国西安微特电机及驱动技术创新与发展论坛论文 集.2013:9-19. 4浅析交流伺服系统的现状与发展前景 价值工程2014年 第20期 | 刘扬

10、 林毅 姜一晖 中国电子科技集团公 司第五十四研究所 石家庄050081 96164部队(Unit96164) 金华321000 5百度百科 参考文献参考文献 1.起动转矩大 2.运行范围较广 3.无自转现象 4.可实现高精度数字控制 与其他电机相比与其他电机相比 交流伺服电机 厂商 日本法 那克公 司 日本安 川电机 德国宝 石公司 美国 Gettys 美国AB 公司 德国西 门子公 司 德国力 士乐公 司 韩国三 星公司 小型交流伺服电动机和驱动器 永磁交流伺服电动机 IFT5系列三相永磁交 流伺服电动机 铁氧体永磁的SD系列 BDS3型伺服驱动器 全数字永磁交流 伺服电动机及驱 动系统

11、A700全数字化交流伺服系统 几大厂 商的产 品 IFT5系列三相永磁交 流伺服电动机 伺服电机编码器伺服电机编码器 编码器编码器 部分部分 安装在电机后端，其转盘（光栅）安装在电机后端，其转盘（光栅） 与电机同轴。与电机同轴。 伺服电机控制精度取决于编码器精度。伺服电机控制精度取决于编码器精度。 伺服电机编码器结构 编码器编码器 编码器编码器 数码显示窗口数码显示窗口 参数设置键参数设置键 计算机计算机RS232RS232口口 I/OI/O信号接口信号接口 编码器信号接口编码器信号接口 电机电源输入电机电源输入 输出接线端子输出接线端子 外部组成外部组成 伺服电机驱动器伺服电机驱动器 控制模式控制模式 （1 1）位置控制模式）位置控制模式最大输入脉冲最大输入脉冲 频率频率500KPPS