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如何选择伺服电机

发布时间:2019-05-24 16:20

  一个伺服系统,不单单是一个电机。它是一个闭环的运动系统,包含了控制器、驱动器、电仪和反馈装置,通常一个还配有一个光学或磁编码器。
  伺服系统能在采用永磁(permanent magnets ,PM)技术后同步机械,配以有刷或无刷PM电机,或在一个AC感应电机上建立异步机械系统。
  永磁同步电机 有较高的峰值,以及持续的扭矩,适用于精确位移系统的高加速度和快速减速中的驱动伺服系统。扭矩与输入电流直接呈比例关系。电机轴速与输入的电压相关。输入电压越高,电机的速度就越高。扭矩和速度的比的曲线呈线性的。
  永磁结构与电机气隙相关。如,无刷PM电机的结构,包含两个交互的磁结构,移动的转子(连接着永磁)和定子线圈产生电磁反应,从而出现电机的转矩和速度。
  三相定子场能顺序产生能量,且PM转子跟随转子场一起完成同步运动。一个特定的电子补偿系统,用于检查转子位置,并为定子线圈加能量。无刷PM电机,在所有其他的电机中成为精确位移系统的首选,除了汽车应用以及超大电机系统中。无刷PM电机是仅有的伺服电机系统,能用于闭环扭矩、速度或位移系统。
  不同的转子
  AC感应电机拥有PM无刷电机同样的物理特性
  的定子,但它的转子结构完全不同。鼠笼结构的感应电机包含一系列的感应铝或铜条,放置在转子结构中,连接在末端线圈。
  这些短转子条与定子的旋转磁场互有电磁耦合感应,产生一个新的转子场,并与定子场相互反应,形成转子运动。
  在同步的定子和较慢的定子场,与实际的速度之间有差异。这个速度的差异就是所谓的滑差。输入的频率决定了电机的速度。
  例如,一个60 Hz、两极的AC感应电机,无负载时的速度近3,600 rpm,一个四极AC电机运行速度低于1,800 rpm,根据滑差值的不用而有所不同。当电机开始转矩时,滑差增加,速度降低。
  AC感应电机会输出更多的转矩,随着速度的降低,直至负载达到故障点,此时电机速度会遽降至零。一个固有的AC电机性能特点是,起始的转矩较小,必须在电机起始时卸去负载。
  随着20世纪80年底变频器电子驱动的出现,电机特有的转矩-速度性能曲线,也发生了很大的改变。变频器的性能是,同时改变电压和频率,使用可调节或可变化的速度驱动,就能重新构建了转矩-速度曲线,AC感应电机是速度系统的主要环节。
  如何使用
  驱动技术在性能上的持续提高,将无刷PM和AC感应电机,也带入了驱动市场的竞争,但是无刷PM电机仍然在控制领域中占主导地位。AC感应电机不适应在低速和高速中使用。
  在伺服位移系统中使用一个无刷PM电机,通常采用50 kW (67 hp)或更高的功率的系统。AC感应电机通常在恒速或变速系统中。混合的方案系统比较少见。其他电机也能部分实现,但是在性能上超过AC感应电机或无刷PM电机的方案较少。
  无刷PM电机在速度控制中,对1 kW (1.37 hp)的DC有刷电机的速度控制或更小功率的应用市场中造成了一定的冲击。而AC感应电机则掌控了大部分的大于1MW的应用。

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