【正文】 型直線電機 5直線電機及其在數(shù)控機床中的應用簡介 CNC167。 4 交流伺服電機及其速度控制系統(tǒng)CNC2．矢量控制的等效過程（ 1）三相 /二相變換 將三相交流電機變換為等效的二相交流電機以及與其相反的變換。交流伺服電機可以利用 SPWM進行矢量變頻調(diào)速控制，使得交流調(diào)速獲得如同直流調(diào)速同樣優(yōu)良的理想性能。正弦波的正負半周均如此處理 。在交 — 直 — 交變頻中： Pulse Width Modulation （ 脈沖寬度調(diào)制 ）， 根據(jù)中間直流電壓是否可調(diào)分：中間直流電壓可調(diào)PWM 逆變器、中間直流電壓固定的 PWM 逆變器；根據(jù)中間直流電路儲能元件是大電容還是大電感分：電壓型逆變器、電流型逆變器SPWM（正弦波 PWM）變頻器 是目前應用最廣、最基本的一種交 — 直 — 交型電壓型變頻器， 在交流調(diào)速系統(tǒng)中獲得廣泛應用 。該方法所得的交流電波動比較大，且最大頻率即為變頻器輸入的工頻電壓頻率。定子三相繞組通三相交流電，產(chǎn)生旋轉磁場，磁場切割轉子中的導體，導體感應電流與定子磁場相作用產(chǎn)生電磁轉矩，推動轉子轉動，轉速 nr為 交流伺服電動機的接線圖和相量圖交流伺服電動機的接線圖和相量圖(a）接線圖）接線圖?1(b) 相量圖相量圖CNC永磁式同步電機 ：優(yōu)點：結構簡單、運行可靠效率高；缺點：體積大、啟動特性欠佳。4 交流伺服電機及其速度控制系統(tǒng)CNC 交流伺服電動機交流伺服電動機 交流伺服電動機就是一臺 兩相交流異步電機。4 交流伺服電機及其速度控制系統(tǒng)直流電機缺點：CNC1 交流伺服電機的分類與特點數(shù)控機床上應用的交流電機一般都為三相。當 正 脈沖較寬時，即 t1T/2，平均電壓為正，電機正轉；當 正 脈沖較窄時， t1T/2 ，平均電壓為負，電機反轉；正負 脈沖寬度相等， t1=T/2 ，平均電壓為零，電機停轉。組成：調(diào)制信號發(fā)生器（三角波和鋸齒波兩種）和比較放大器。為構成回路，共陰極組和共陽極組中必須各有一個可控硅同時導通。 3 直流伺服電機及其速度控制CNC調(diào)節(jié)磁通 （調(diào)磁調(diào)速） 不但改變了電機的理想轉速，而且使直流電機機械特性變軟，所以 調(diào)磁調(diào)速 主要用于 機床主軸電機 調(diào)速。n0T TnD n直流電機的基本調(diào)速方式有三種 :調(diào)節(jié)電阻 Ra、調(diào)節(jié)電樞電壓 Ua和調(diào)節(jié)磁通 Φ 的值。因而電磁力和電磁轉矩的方向始終保持不變，使電機沿逆時針方向連續(xù)轉動。電磁力的方向可用左手定則判斷，伸開左手，掌心向著 N極， 4指指向電流的方向，與 4指垂直的拇指方向就是電磁力的方向。3 直流伺服電機及其速度控制CNC組成：磁極（定子）、電樞（轉子）、電刷與換向片他勵式直流伺服電機工作原理：直流電源接在兩電刷間，電流通入電樞線圈，切割磁力線，產(chǎn)生電磁轉矩。 3 直流伺服電機及其速度控制CNC2．大慣量寬調(diào)速直流伺服電機 （ 直流力矩電機）轉子直徑較大，線圈繞組匝數(shù)增加，力矩大，轉動慣量大，能在較大過載轉矩時長時間工作，因此可直接與絲杠相連，不需中間傳動裝置。這類電機一般為永磁式。根據(jù)上面的分析，交流伺服電機和同步電機的構造相似。線卷通電流（ 1）未通電流 為了保持線卷的轉向不變。根據(jù) 控制方式 分：磁場控制方式、電樞控制方式。 步進電機有幾相，就需要幾組功率放大電路。 用軟件環(huán)形分配器只需編制不同的環(huán)形分配程序，可使線路簡化，成本下降，可靈活地改變步進電機的控制方案。216。 3．根據(jù)輸出力矩的大小分類 2 步進電機及其驅動控制系統(tǒng)CNC可將步進電機分兩類：伺服步進電機 功率步進電機伺服步進電機 （快速步進電機），輸出力矩在幾十～數(shù)百 N逐漸上升和下降的加速、減速時間不能過小，否則會 失步或超步 。運行矩頻特性： 是描述步進電機在連續(xù)運行時，輸出轉矩與連續(xù)運行頻率之間的關系。啟動時的慣頻特性： 是指電機帶動純慣性負載時啟動頻率和負載轉動慣量之間的關系。靜態(tài)轉矩 Mj ： 在電機軸上施加一個負載轉矩 M，轉子會在載荷方向上轉過一個角度 θ（ 失調(diào)角） ，轉子因而受到一個電磁轉矩 Mj的作用與負載平衡。 ／ 176。 ），與 C相定子齒相差（ 6176。ZCNC特點 ：始終有一相定子繞組通電，工作比較平穩(wěn)。 ，步距角是三相三拍工作方式的一半，特點 ：電機運轉中始終有一相定子繞組通電，運轉比較平穩(wěn)。C174。CNC 2 步進電機及其驅動控制系統(tǒng)2)三相六拍工作方式通電順序為： A174。CC39。A39。CC39。 C 相通電順序也可以為： A 相 174。步進電機通的是電脈沖，主要是指線圖的聯(lián)接和組數(shù)的區(qū)別。指令 指令指令CNC 1 概述三、伺服系統(tǒng)的分類mitmit接受 CNC裝置發(fā)出的位移指令信號，由伺服驅動裝置作一定的轉換和放大后，經(jīng)伺服電機（直流、交流伺服電機、步進電機等）和機械傳動機構，驅動機床的工作臺等執(zhí)行部件實現(xiàn)工作進給或快速運動。? 伺服驅動系統(tǒng)直接影響移動速度、跟蹤精度、定位精度等一系列重要指標，是數(shù)控機床的關鍵技術。其控制方式有三種，如下表CNC數(shù)控機床伺服 驅動及控制技術開環(huán)控制NC指令 步進電機工作臺步進電機驅動器CNC數(shù)控機床伺服 驅動及控制技術半閉環(huán)控制NC指令 位置控制 速度控制 電機工作臺傳感器CNC 數(shù)控機床伺服 驅動及控制技術全閉環(huán)控制NC指令 位置控制 速度控制 電機工作臺測速發(fā)電機CNC 數(shù)控機床伺服 驅動及控制技術混合式控制NC指令 位置控制 速度控制 電機工作臺比較器測速機旋變CNC 1 概述伺服驅動系統(tǒng)的定義 :? 伺服驅動系統(tǒng)接收數(shù)控單元的 位移 /速度 控制指令 ,驅動工作臺 /主軸按照控制指令的要求進行運動。digitalModulNCULeistungsteilBedientafelfrontS7300DrehstromHauptspindelmotorCNC 1 概述一、數(shù)控機床對進給伺服系統(tǒng)的要求有：1．高精度 （ 輸出量能復現(xiàn)輸入量的精確程度）2．穩(wěn)定性好 （ 抗干擾能力）3．響應速度快 （ 系統(tǒng)跟蹤精度）4．電機調(diào)速范圍寬 （ 最高轉速和最低轉速比）5．低速大轉矩6．可靠性高 (對環(huán)境的適應性 )CNC 1 概述二、伺服系統(tǒng)的基本組成比較控制環(huán)節(jié)比較控制環(huán)節(jié) 驅動控制單元驅動控制單元 執(zhí)行元件執(zhí)行元件反饋檢測單元反饋檢測單元機床機床進給進給按其驅動執(zhí)行元件的動作原理：電液伺服驅動系統(tǒng)、電氣伺服驅動系統(tǒng)（直流伺服驅動系統(tǒng)、交流伺服驅動系統(tǒng)及直線電機伺服系統(tǒng)）CNC 1 概述CNC 1 概述閉環(huán)進給伺服系統(tǒng)結構位置控制模塊速度控制單元伺服電機 工作臺 位置檢測測量反饋速度檢測注意： 這里的“相 ”和三相交流電中的 “相 ”的概念不同。 B 相 174。A39。 對齊B 39。A39。（ 3）每次定子繞組只有一相通電，在切換瞬間失去自鎖轉矩，容易產(chǎn)生失步，只有一相繞組產(chǎn)生力矩吸引轉子，在平衡位置易產(chǎn)生振蕩 BC174。CNC通電順序A→ AB→ B→ BC→ C→ CA→ A… （逆時針）A→ AC→ C→ BC→ B→ CA→ A… （順時針）每步轉過 15176。 。CNC 2 步進電機及其驅動控制系統(tǒng)齒距的 1／ m（ m電機相數(shù)）3600/轉子 40個齒，若通電為三相三拍，當轉子齒與A相定子齒對齊時，轉子齒與 B相定子齒相差（ 3176。 步進電機的主要特性1．步距角 α m— 定子相數(shù)； z— 轉子齒數(shù)； k— 通電系數(shù)， m相 m拍 ， k＝ 1； m相 2m拍， k＝ 2。 ， 176。 等2 步進電機及其驅動控制系統(tǒng)CNC靜態(tài)： 步進電機處于通電狀態(tài)，轉子處在不動狀態(tài)。高于啟動頻率，將不能正常起動。 其值遠大于啟動頻率。 當要求步進電機啟動到大于啟動頻率的工作頻率時，變化速度必須逐漸上升；從最高工作頻率或高于啟動頻率的工作頻率停止時，變化速度必須逐漸下降。2．根據(jù)產(chǎn)生力矩的原理分類 m以上，能直接驅動工作臺。CNC步進電機的驅動控制由 環(huán)形分配器和功率放大器 組成。CNC裝置電源環(huán)形分配器A相驅動B相驅動C相驅動FULL/HALFDIRCLK M2 步進電機及其驅動控制系統(tǒng)硬件環(huán)形分配驅動與數(shù)控裝置的連接CNCCH250是國產(chǎn)三相反應式步進電機環(huán)形分配器專用集成電路芯片，通過控制端的不同接法可組成三相雙三拍和三相六拍的工作方式2 步進電機及其驅動控制系統(tǒng)三相六拍接線圖 :CNC2．軟件環(huán)形分配器 由數(shù)控裝置中的軟件完成環(huán)形分配，直接驅動步進電機各繞組的通、斷電。2 步進電機及其驅動控制系統(tǒng)