交流伺服電機(jī)簡(jiǎn)介

機(jī)電122班------謝志成、熊文飛交流伺服電機(jī)交流伺服電機(jī)戰(zhàn)狼&XDD交流伺服電機(jī)的發(fā)展歷史

20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著集成電路、電力電子技術(shù)和交流可變速驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，永磁交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)有了突出的發(fā)展，各國(guó)著名電氣廠商相繼推出各自的交流伺服電動(dòng)機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器系列產(chǎn)品并不斷完善和更新。交流伺服系統(tǒng)已成為當(dāng)代高性能伺服系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，使原來(lái)的直流伺服面臨被淘汰的危機(jī)。90年代以后，世界各國(guó)已經(jīng)商品化了的交流伺服系統(tǒng)是采用全數(shù)字控制的正弦波電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)。交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置在傳動(dòng)領(lǐng)域的發(fā)展日新月異。2

交流伺服電機(jī)結(jié)構(gòu)圖3單擊此處添加標(biāo)題WHICH伺服電機(jī)WHATHOW伺服電動(dòng)機(jī)又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中用作執(zhí)行元件，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。伺服電機(jī)分為:直流伺服電動(dòng)機(jī)交流伺服電動(dòng)機(jī)，其主要特點(diǎn)是，當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。4交流伺服電機(jī)組成1、采用高電阻率的導(dǎo)電材料做成的高電阻率導(dǎo)條的鼠籠轉(zhuǎn)子。2、是采用鋁合金制成的空心杯形轉(zhuǎn)子。

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。1其定子上裝有兩個(gè)位置互差90°的繞組。1、勵(lì)磁繞組Rf，它始終接在交流電壓Uf上；2、是控制繞組L，聯(lián)接控制信號(hào)電壓Uc。定子部分轉(zhuǎn)子部分交流伺服電機(jī)25基本類型異步型

同步型

有三相和單相之分，也有鼠籠式和線繞式，通常多用鼠籠式三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，與同容量的直流電動(dòng)機(jī)相比，質(zhì)量輕1/2，價(jià)格僅為直流電動(dòng)機(jī)的1/3。缺點(diǎn)是不能經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)范圍很廣的平滑調(diào)速，必須從電網(wǎng)吸收滯后的勵(lì)磁電流。因而令電網(wǎng)功率因數(shù)變壞。同步型交流伺服電動(dòng)機(jī)雖較感應(yīng)電動(dòng)機(jī)復(fù)雜，但比直流電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)單。它的定子與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)一樣，都在定子上裝有對(duì)稱三相繞組。而轉(zhuǎn)子卻不同，按不同的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)又分電磁式及非電磁式兩大類。非電磁式又分為磁滯式、永磁式和反應(yīng)式多種。

6優(yōu)點(diǎn)2、定子繞組散熱比較方便。3、慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性。1、無(wú)電刷和換向器。

4、適應(yīng)于高速大力矩工作狀態(tài)。7缺點(diǎn)控制較復(fù)雜1驅(qū)動(dòng)器參數(shù)需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整PID參數(shù)確定2需要更多的連線38伺服電動(dòng)機(jī)與單機(jī)異步電動(dòng)機(jī)相比的顯著特點(diǎn)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大：1無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象3運(yùn)行范圍較廣29交流異步伺服電機(jī)的規(guī)格與性能項(xiàng)目規(guī)格與性能結(jié)構(gòu)型式：籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)冷卻方式小型機(jī)：全封閉；中型機(jī)：全封閉外扇冷型與防護(hù)強(qiáng)迫通風(fēng)型額定功率：0.1-1.5kw；2.2-22kw；30-55kw額定轉(zhuǎn)矩：0.33-7.3N.M；10.7-107.8N.M；117-269N.M額定轉(zhuǎn)速：3000r/min；3000r/min；2000r/min額定電壓：80-120V；120V；150V瞬時(shí)最大轉(zhuǎn)矩：500%能率：4.25-11kw/s；44-293kw/s；516-860kw/s10交流異步伺服電機(jī)的規(guī)格與性能轉(zhuǎn)子GD2：0.0001-0.005kg.cm2；0.01-0.15kg.cm2；0.15-0.32kg.cm2適用負(fù)載GD2：電動(dòng)機(jī)GD2的5倍頻率特性：50-100HZ電源電壓：三相交流80-200V控制方式：晶體管式等效正弦波PWM控制調(diào)速范圍：1比1000調(diào)速精度：負(fù)載變動(dòng)（0%-100%）?±0.1%；電源變動(dòng)（±10%）?±0.1%冷卻方式：小型機(jī)用自冷式；中型機(jī)用強(qiáng)制風(fēng)冷式保護(hù)功能：過(guò)電壓，過(guò)電流，過(guò)載，速度，溫升，編碼器適用環(huán)境：環(huán)境空氣溫度0-50oC，環(huán)境空氣濕度85%以下，海拔1000米以下11交流永磁伺服電機(jī)的規(guī)格與性能項(xiàng)目規(guī)格與性能電源：穩(wěn)定電壓或調(diào)壓直流電源（蓄電池、整流器）；6.3-48V60-120V主要構(gòu)成設(shè)備：兩相或三相永磁同步電機(jī)，電力三極管交流器（方形波或等效正

弦波=PWM）無(wú)觸點(diǎn)轉(zhuǎn)子位置傳感器以及放大器額定功率0.5w-0.75kw-2.9kw額定轉(zhuǎn)速1000-3000r/min,也可20000r/min以上結(jié)構(gòu)型式保護(hù)全滴型或全封閉型較多額定時(shí)間連續(xù)額定輸出特性恒轉(zhuǎn)矩特性轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩特性加減恒轉(zhuǎn)矩特性12交流永磁伺服電機(jī)的規(guī)格與性能調(diào)速范圍：0%-100%速度控制裝置：置于電機(jī)內(nèi)部。多為恒轉(zhuǎn)速特性（精度可達(dá)正負(fù)0.5%）

轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)比直流電動(dòng)機(jī)大

效率：50%-80%，無(wú)因控制引起的損耗，減速時(shí)仍有較高的效率啟動(dòng)特性：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)矩大于100%，瞬時(shí)最大轉(zhuǎn)矩大于300%，轉(zhuǎn)矩與電流成比例

采用逐漸升高電壓的降壓?jiǎn)?dòng)法，小型機(jī)可直接啟動(dòng)速度控制：改變電力三極管變流器的直流輸入電壓調(diào)速制動(dòng)：能耗制動(dòng)和反接制動(dòng)較為簡(jiǎn)單正反轉(zhuǎn)：可通過(guò)改變轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)信號(hào)順序?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)觸點(diǎn)控

制而不必切換主電路

———深圳市星科研自動(dòng)化科技公司13動(dòng)機(jī)類型的選擇：1、不需要調(diào)速的機(jī)械裝置應(yīng)優(yōu)先選用籠型異步電動(dòng)機(jī)2、對(duì)于負(fù)載周期性波動(dòng)的長(zhǎng)期工作機(jī)械,宜用繞線型異步電動(dòng)機(jī)3、需要補(bǔ)償電網(wǎng)功率因數(shù)及獲得穩(wěn)定的工作速度時(shí),優(yōu)先選用同

步電動(dòng)機(jī)4、只需要幾種速度,但不要求調(diào)速時(shí)，選用多速異步電動(dòng)機(jī),采用

轉(zhuǎn)換開關(guān)等來(lái)切換你所需要的工作速度5、需要大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和恒功率調(diào)速的機(jī)械,宜選用直流電動(dòng)機(jī)6、起制動(dòng)和調(diào)速要求較高的機(jī)械,可選用直流電動(dòng)機(jī)或帶調(diào)速裝

置的交流電動(dòng)機(jī)14幾大廠商的產(chǎn)品

交流伺服電機(jī)廠商日本法那克公司日本安川電機(jī)德國(guó)寶石公司美國(guó)Gettys美國(guó)AB公司德國(guó)西門子公司德國(guó)力士樂(lè)公司韓國(guó)三星公司小型交流伺服電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)MAC系列交流伺服電動(dòng)機(jī)IFT5系列三相永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)鐵氧體永磁的SD系列稀土永磁的SE系列A700全數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)BDS3型伺服驅(qū)動(dòng)器全數(shù)字永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)15INCHINACHINAAlibaba——TaoBao16

華大伺服驅(qū)動(dòng)器SBF-AL301產(chǎn)品說(shuō)明：華大伺服驅(qū)動(dòng)器1.3KWSBF-AL301/130ST-M05025配SDK伺服電機(jī)SBF-AL301具有位置控制及內(nèi)部速度、外部速度、轉(zhuǎn)矩控制模式.華大SBF-AL301完全替代并超越邁信EP100-3A和凱恩帝SD100伺服驅(qū)動(dòng)器，功能參數(shù)完全一樣，并添加新一代的軟件算法，進(jìn)一步提升硬件抗干擾能力,接線方式一樣，不用重新焊線，插頭插上就可以使，解決您焊線的煩惱。產(chǎn)品性能穩(wěn)定，一直深受廣大客戶的喜愛，廠家供貨,正品保障！一年免費(fèi)保修，終身提供技術(shù)支持！17

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華大伺服驅(qū)動(dòng)器SBF-AL30124交流伺服電機(jī)與伺服驅(qū)動(dòng)器適配表252010-2014年中國(guó)電機(jī)制造行業(yè)銷售收入趨勢(shì)圖262010-2014年中國(guó)電機(jī)制造行業(yè)利潤(rùn)總額趨勢(shì)圖272010-2014年中國(guó)電機(jī)制造行業(yè)毛利率增長(zhǎng)趨勢(shì)1234毛利率20102011201220135201418.22%17.60%17.32%16.57%16.46%28全球高壓電機(jī)市場(chǎng)——下游行業(yè)29然而······永磁交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的迅猛發(fā)展使直流伺服系統(tǒng)面臨被淘汰的危機(jī)20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著集成電路、電力電子技術(shù)流可變速驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，永磁交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)有了突出的發(fā)展，各國(guó)著名電氣廠商相繼不斷推出新的交流伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器系列產(chǎn)品交流伺服系統(tǒng)已成為當(dāng)代高性能伺服系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，使直流伺服系統(tǒng)面臨被淘汰的危機(jī)。30產(chǎn)品現(xiàn)狀及未來(lái)潛力產(chǎn)品現(xiàn)狀市場(chǎng)容量前景預(yù)測(cè)面臨挑戰(zhàn)產(chǎn)品現(xiàn)狀及未來(lái)潛力31產(chǎn)品現(xiàn)狀及未來(lái)潛力產(chǎn)品現(xiàn)狀市場(chǎng)容量目前我國(guó)電機(jī)裝機(jī)總?cè)萘恳堰_(dá)4億多kW，年耗電量達(dá)12000億kWh，占全國(guó)總用電量的60%，占8000億kWh，占全國(guó)總用電量的40%左右，因此電機(jī)上的節(jié)能要求極大，也是節(jié)能效果最能體現(xiàn)的地方。采用新型電機(jī)設(shè)計(jì)、新工藝及新材料，通過(guò)降低電磁能、熱能、機(jī)械能的損耗來(lái)提高輸出效率，高效節(jié)能電機(jī)比傳統(tǒng)電機(jī)效率大約高3%-5%，目前達(dá)到2級(jí)能效指標(biāo)電機(jī)的占比不足10%，因此其發(fā)展空間廣闊。隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)及制理論的發(fā)展和應(yīng)用，中小型電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛作為世界第一汽車制造和消費(fèi)大國(guó)，我國(guó)汽車業(yè)在未來(lái)5-10年將保持10%-15%的復(fù)合增長(zhǎng)率，汽車微電機(jī)市場(chǎng)容量增速可長(zhǎng)期維持在15%以上。除了汽車行業(yè)以外，我國(guó)微特電機(jī)市場(chǎng)的發(fā)展前景廣闊。根據(jù)《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，到2015年，純電機(jī)作為機(jī)械裝備上不可或缺的組件之一，電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車?yán)塾?jì)產(chǎn)銷量力爭(zhēng)達(dá)到50萬(wàn)輛；到2020年，累計(jì)產(chǎn)銷量超過(guò)500萬(wàn)輛。我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)在未來(lái)數(shù)年將迎來(lái)快速增長(zhǎng)階段，而這將帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模迅速增長(zhǎng)。隨著國(guó)家節(jié)能減排的積極推行及高效節(jié)能電機(jī)補(bǔ)貼政策的逐步落實(shí)，高效節(jié)能電機(jī)業(yè)將迎來(lái)爆發(fā)式的增長(zhǎng)。未來(lái)幾年，節(jié)能電機(jī)設(shè)備占國(guó)內(nèi)新增中小型機(jī)電設(shè)備的比例將達(dá)到60%以上，節(jié)能機(jī)電設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到500億元左右。產(chǎn)品現(xiàn)狀

市場(chǎng)容量32產(chǎn)品現(xiàn)狀及未來(lái)潛力目前，中國(guó)電機(jī)占全球電機(jī)的市場(chǎng)份額約21.5％，這一數(shù)據(jù)隨著國(guó)際經(jīng)濟(jì)大環(huán)境的回暖變化還會(huì)增加。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，在下一個(gè)五年規(guī)劃中將增長(zhǎng)更快，特別是高效能電機(jī)的市場(chǎng)將有很大的增大空間。電機(jī)未來(lái)的趨勢(shì)在2015年之后，電機(jī)需求將向IE2類標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)轉(zhuǎn)移，至于超高效率IE4類型的電機(jī)的市場(chǎng)占有率并不高。據(jù)預(yù)測(cè)，2015年，IE4類型的超高效電機(jī)市場(chǎng)份額將占5％。隨著這股經(jīng)濟(jì)回暖之風(fēng)，電機(jī)需求將比2013年高出7％-10％。而企業(yè)為趕上國(guó)家政策扶持的“高鐵”，在高效電機(jī)的使用推廣上將加大投入，對(duì)比2013年，預(yù)計(jì)完成能效計(jì)劃的高效電機(jī)推廣率在95％以上，電機(jī)節(jié)能系統(tǒng)的改造有一定的突破。非工業(yè)領(lǐng)域的電機(jī)應(yīng)用消費(fèi)一直是電機(jī)產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動(dòng)力。汽車行業(yè)是非工業(yè)電機(jī)的主要買家，輕型車輛平均每輛汽車有30多個(gè)電動(dòng)機(jī)。家電和住宅產(chǎn)品中使用電動(dòng)機(jī)的需求。相比家電的增長(zhǎng)，住宅HVAC系統(tǒng)有望帶動(dòng)電機(jī)更快的增長(zhǎng)。經(jīng)濟(jì)回暖是大環(huán)境，政策是促進(jìn)力，市場(chǎng)是原動(dòng)力。2015年，把握產(chǎn)業(yè)方向，結(jié)合政策指標(biāo)，對(duì)于電機(jī)行業(yè)市場(chǎng)來(lái)說(shuō)又是一個(gè)新的局面前景預(yù)測(cè)

未來(lái)前景機(jī)遇：現(xiàn)在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家從事傳統(tǒng)電機(jī)生產(chǎn)的企業(yè)已經(jīng)越來(lái)越少，中國(guó)的電機(jī)企業(yè)就有可能成為他們的進(jìn)口商。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有存量電機(jī)中高效電機(jī)比重不到5%，生產(chǎn)的高效電機(jī)主要銷往國(guó)外。同時(shí)，高效電機(jī)在中國(guó)的應(yīng)用比例目前僅為23%~25%。挑戰(zhàn)：雖然我國(guó)已漸漸成為電機(jī)制造大國(guó)，掌握了高效及超高效節(jié)能電機(jī)生產(chǎn)技術(shù)，但從整體看，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力仍然較弱。電機(jī)用量大、能效水平低。近年來(lái)，我國(guó)雖然在高效電機(jī)研發(fā)方面與國(guó)際水平基本保持同步，技術(shù)進(jìn)步非常樂(lè)觀。但遺憾的是我們國(guó)家生產(chǎn)的IE3電機(jī)國(guó)內(nèi)應(yīng)用得太少，大部分用于出口。不難看出，我國(guó)在高效電機(jī)方面還存在巨大的挑戰(zhàn)。未來(lái)，一方面要深入開展電機(jī)及其系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)研究。另一方面要制訂電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能相關(guān)導(dǎo)則、標(biāo)準(zhǔn)，如系統(tǒng)節(jié)能改造導(dǎo)則、專用領(lǐng)域的電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能檢測(cè)、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等。除此之外，還要建立電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能認(rèn)證機(jī)構(gòu)，如市場(chǎng)準(zhǔn)入認(rèn)證、節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證、各類高效電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能認(rèn)證等。33伺服電機(jī)行業(yè)應(yīng)用普遍廣泛應(yīng)用于ATM機(jī)、噴繪機(jī)、刻字機(jī)、寫真機(jī)、噴涂設(shè)備、醫(yī)療儀器及設(shè)備、計(jì)算機(jī)外設(shè)及海量存儲(chǔ)設(shè)備、精工業(yè)控制系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化、機(jī)器人等領(lǐng)域。特別適合要求運(yùn)行平穩(wěn)、低噪音、響應(yīng)快、使用壽命長(zhǎng)、高輸出扭矩的應(yīng)用場(chǎng)合。123伺服電機(jī)在電腦繡花機(jī)等紡織機(jī)械設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用，這類步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)是保持轉(zhuǎn)矩不高，頻繁啟動(dòng)反應(yīng)速度快、運(yùn)轉(zhuǎn)噪音低、運(yùn)行平穩(wěn)、控制性能好、整機(jī)成本低其他others34發(fā)展問(wèn)題目前：發(fā)展空間廣闊、市場(chǎng)容量大，經(jīng)濟(jì)動(dòng)力大挑戰(zhàn)：行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力較弱。電機(jī)用量大、能效水平低，國(guó)家生產(chǎn)的IE3電機(jī)國(guó)內(nèi)應(yīng)用得太少，高效電機(jī)方面還存在巨大的挑戰(zhàn)未來(lái)：一方面要深入開展電機(jī)及其系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)研究。另一方面要制訂電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能相關(guān)導(dǎo)則、標(biāo)準(zhǔn)，建立電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能認(rèn)證機(jī)構(gòu)未來(lái)電機(jī)的發(fā)展方向1423如何結(jié)合控制理論新的發(fā)展，引進(jìn)一些先進(jìn)的“復(fù)合型控制策略”

以改進(jìn)“控制器”性能