交流伺服電動(dòng)機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r-資料下載頁
2025-06-21 19:32本頁面
【正文】 磁激對(duì)數(shù)S – 轉(zhuǎn)差率ns – 定子旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n– 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速對(duì)于同一臺(tái)電機(jī)，負(fù)載轉(zhuǎn)速與負(fù)載力矩成反比。即：隨著負(fù)載力矩的增大，電機(jī)轉(zhuǎn)速將降低。如：一臺(tái)電機(jī)，，電機(jī)轉(zhuǎn)速將低于5000rpm；，電機(jī)轉(zhuǎn)速將高于5000rpm。一般來說，電機(jī)所帶的負(fù)載力矩，應(yīng)與電機(jī)給定的額定力矩相同。因?yàn)?，在額定力矩下工作時(shí)，電機(jī)是處于最高效率點(diǎn)附近。而當(dāng)負(fù)載力矩大于額定力矩時(shí)，電機(jī)處在超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，這將影響到電機(jī)的發(fā)熱和使用壽命。（克厘米）表示，與其他力矩單位的換算關(guān)系是：＝＝1mNM＝＝1ozin＝＝長度單位的換算關(guān)系是：1mm＝ lin＝重量單位的換算關(guān)系是：1g＝ loz＝選擇交流伺服電機(jī)應(yīng)考慮的參數(shù)因素：（1）負(fù)載曲線在電機(jī)轉(zhuǎn)矩極限曲線的下方；（2）負(fù)載曲線必須小于電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速；（3）慣量決定整個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)性，即加減速特性選擇恰當(dāng)?shù)臏p速比慣量比：折算到電機(jī)軸上的負(fù)載慣量/電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量伺服電機(jī)工作的慣量比應(yīng)為5~10倍最佳慣量匹配：慣量比為1（4）鋒值力矩加減速要求電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量、負(fù)載慣量額定力矩 交流伺服電動(dòng)機(jī)在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例交流伺服系統(tǒng)在大型銑鏜床的應(yīng)用 引言 隨著微處理技術(shù)、高性能半導(dǎo)體功率器件等產(chǎn)品制造工藝的發(fā)展及性價(jià)比的日益提高，交流伺服技術(shù)在機(jī)電設(shè)備產(chǎn)品中的應(yīng)用越來越多，由于三相異步鼠籠式電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、制造容易、運(yùn)行可靠、維修方便、價(jià)格低廉，具有良好的發(fā)展前景，是未來伺服技術(shù)的發(fā)展方向之一。 大、重型落地式數(shù)控銑鏜床為機(jī)、電、液一體化技術(shù)密集型產(chǎn)品，其性能要求可實(shí)現(xiàn)多軸控制、五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)；可加工帶有復(fù)雜曲面的大型工件；屬于機(jī)械加工行業(yè)里的高精度、高性能、高效率的關(guān)鍵重大裝備，目前此種類型產(chǎn)品基本依賴從國外進(jìn)口。如果在保證性能的前提下實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，尤其是采用國產(chǎn)化的全數(shù)字伺服系統(tǒng)，可以達(dá)到大幅度節(jié)約成本，打破國外的技術(shù)壟斷和制約，推動(dòng)民族工業(yè)的發(fā)展的目的。 技術(shù)要求 落地?cái)?shù)控銑鏜床作為重型精密加工設(shè)備，要求很高的調(diào)速性能，調(diào)速比要求大于1:3000，目前國內(nèi)控制系統(tǒng)主要采用直流調(diào)速系統(tǒng)。主要技術(shù)要求如下： 在帶載調(diào)速過程中必須保證足夠的轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)輸出，能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)給軸低速平穩(wěn)運(yùn)行和大扭矩輸出。 重載加工過程中在負(fù)載(轉(zhuǎn)矩)大范圍波動(dòng)的情況下保證運(yùn)行速度的平穩(wěn)。采用時(shí)光科技交流伺服控制系統(tǒng)的某型號(hào)落地式數(shù)控銑鏜床的外形圖（如圖41所示）。圖41某落地式數(shù)控銑鏜床采用時(shí)光交流伺服時(shí)光科技交流伺服控制器具有以下特點(diǎn)：全數(shù)字化 時(shí)光科技的交流伺服控制器是全數(shù)字化技術(shù)，其速度控制范圍為0Hz～500Hz，～()。該控制器可以滿足數(shù)控銑鏜床進(jìn)行大范圍的穩(wěn)定、準(zhǔn)確的高精度速度控制的需求。 高可靠的調(diào)速和過載性能 與變頻器相比較，其速度曲線呈線性，使得加工過程時(shí)機(jī)床在頻繁地起、停、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和制動(dòng)控制的工況條件下連續(xù)正常地運(yùn)行而速度不產(chǎn)生波動(dòng)。而且，該系統(tǒng)具有優(yōu)良的超載特性，在銘牌額定轉(zhuǎn)速下可以做到300%的額定轉(zhuǎn)矩輸出，完全有別于一般變頻器的工作曲線(見圖42所示)，保證了重載加工過程中在負(fù)載大范圍波動(dòng)的情況下機(jī)床依然可以平穩(wěn)運(yùn)行。圖42 通用“變頻器”與“伺服控制器”的主要區(qū)別 轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的解耦獨(dú)立控制（如下圖） 圖43立柱水平進(jìn)給 圖44軸箱垂直進(jìn)給 圖45 鏜軸(內(nèi))和滑枕(外)系統(tǒng)達(dá)到的主要指標(biāo)：主要參數(shù)鏜軸滑枕立柱主軸箱行程（m）63電機(jī)功率（kW）1515最低直線速度（mm）電機(jī)相關(guān)參數(shù)：調(diào)速范圍：~250Hz(換檔無級(jí)變速)；額定轉(zhuǎn)速：4級(jí)1500r/min。 時(shí)光科技的交流伺服控制器在大重型數(shù)控銑鏜床控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，充分發(fā)揮了系統(tǒng)的低速大扭矩和速度控制平穩(wěn)的特性，使得大重型設(shè)備零速平穩(wěn)起動(dòng)，超低速進(jìn)給性能顯著提高，應(yīng)用前景十分廣闊。第五章 交流伺服電動(dòng)機(jī)的發(fā)展趨勢作為數(shù)控機(jī)床的重要功能部件，伺服系統(tǒng)的特性一直是影響系統(tǒng)加工性能的重要指標(biāo)。圍繞伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性與靜態(tài)特性的提高，近年來發(fā)展了多種伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)。伺服控制技術(shù)是決定交流伺服系統(tǒng)性能好壞的關(guān)鍵技術(shù)之一，是國外交流伺服技術(shù)封鎖的主要部分。伺服系統(tǒng)在加工機(jī)械、半導(dǎo)體制造、部件組裝等方面得到了廣泛的應(yīng)用。隨著中國從制造業(yè)大國邁向制造業(yè)強(qiáng)國的進(jìn)程和全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的性能價(jià)格比逐步提高，交流（AC）伺服系統(tǒng)作為控制電機(jī)類高檔精密部件，其市場需求將穩(wěn)步增長。交流伺服系統(tǒng)由于控制原理的先進(jìn)性，成本低、免維護(hù)，并且控制特性正在全面超越直流伺服系統(tǒng)，其勢必將在絕大多數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域代替?zhèn)鹘y(tǒng)的直流伺服電機(jī)。AC伺服系統(tǒng)當(dāng)前的發(fā)展趨勢:高效率化 高速、高精、高性能化盡管這方面的工作早就在進(jìn)行，但是仍需要繼續(xù)加強(qiáng)。主要包括電機(jī)本身的高效率，也包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的高效率化，采用更高精度的編碼器（每轉(zhuǎn)百萬脈沖級(jí)），更高采樣精度和數(shù)據(jù)位數(shù)、直線電機(jī)，以及應(yīng)用自適應(yīng)、人工智能等各種現(xiàn)代控制策略，不斷將伺服系統(tǒng)的指標(biāo)提高。通用化通用型驅(qū)動(dòng)器配置有大量的參數(shù)和豐富的菜單功能，便于用戶在不改變硬件配置的條件下,方便地設(shè)置成V/F控制、無速度傳感器開環(huán)矢量控制、閉環(huán)磁通矢量控制、永磁無刷交流伺服電動(dòng)機(jī)控制及再生單元等五種工作方式，適用于各種場合，可以驅(qū)動(dòng)不同類型的電機(jī)。智能化現(xiàn)代交流伺服驅(qū)動(dòng)器都具備參數(shù)記憶、故障自診斷和分析功能，絕大多數(shù)進(jìn)口驅(qū)動(dòng)器都具備負(fù)載慣量測定和自動(dòng)增益調(diào)整功能，有的可以自動(dòng)辨識(shí)電機(jī)的參數(shù)，自動(dòng)測定編碼器零位，有些則能自動(dòng)進(jìn)行振動(dòng)抑止。網(wǎng)絡(luò)化和模塊化現(xiàn)代工業(yè)局域網(wǎng)發(fā)展的重要方向和各種總線標(biāo)準(zhǔn)競爭的焦點(diǎn)就是如何適應(yīng)高性能運(yùn)動(dòng)控制對(duì)數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性、可靠性、同步性的要求。隨著國內(nèi)對(duì)大規(guī)模分布式控制裝置的需求上升，高檔數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)成功，網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字伺服的開發(fā)已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。模塊化不僅指伺服驅(qū)動(dòng)模塊、電源模塊、再生制動(dòng)模塊、通訊模塊之間的組合方式，而且指伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部軟件和硬件的模塊化和可重用。小型化和大型化無論是永磁無刷伺服電機(jī)還是步進(jìn)電機(jī)都積極向更小的尺寸發(fā)展，比如20，28，35mm外徑；同時(shí)也在發(fā)展更大功率和尺寸的機(jī)種，已經(jīng)看到500KW永磁伺服電機(jī)的出現(xiàn)。體現(xiàn)了向兩極化發(fā)展的傾向。21世紀(jì)是一個(gè)嶄新的世紀(jì)，也定將是各項(xiàng)科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的世紀(jì)。相信隨著材料技術(shù)、電力電子技術(shù)、控制理論技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)的快速發(fā)展以及電機(jī)制造工藝水平的逐步提高，同時(shí)伴隨著制造業(yè)的不斷升級(jí)和制造技術(shù)的快速發(fā)展，必將為加工和制造技術(shù)的核心技術(shù)之一的伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)迎來又一大好的發(fā)展時(shí)機(jī)！21 / 21
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