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迷你仙
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应用于精密机床和机器人的伺服电机有何特性?

迷你仙

后来遇见的人都比你好,可你离开时带走了我奋不顾身的勇气。

饲机电机简单来说就是一台电动机但是为何要叫成伺服电机呢

伺服一词源于希腊语奴隶的意思伺服电机可以理解为绝对服从控制信号指挥的电机没有收到控制信号时绝对不能转动当收到信号时必须立即达到额定转速而信号要求停止时转速必须在极短时间内归0

1978年 德国Rexroth公司的Indramat分部在汉诺威贸易博览会上正式推出MAC永磁交流伺服电动机和驱动系统标志着新一代交流伺服技术已进入实用化阶段

交流伺服电机

但是早期的模拟系统在零漂抗干扰可靠性精度和柔性等方面存在不足不能完全满足运动控制的要求直到新型DSP的应用出现了数字控制系统之后饲服机在精密机床电梯医疗设备计算机外设机器人等几乎所有行业具有广泛应用

日本的精密机床

因为我国在精密机床和机器人两大方面落后日德的现状高端伺服电机不能国产之殇也是国人的心病之一

伺服电机在功能和结构上与步进电机很相似但是二者在性能上有非常大的差异

步进电机结构图

伺服电机结构图

首先 伺服电机与步进电机控制的精度不同

两相混合式步进电机步距角一般为 1.8°0.9°五相混合式步进电机步距角一般为0.72°0.36°而交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证对于带17位编码器的电机而言驱动器每接收131072个脉冲电机转一圈即其脉冲当量为360°/131072=0.0027466°是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655

第二 伺服电机与步进电机的低频特性不同

步进电机在低速时易出现低频振动现象步进电机的工作原理决定了低频振动现象对于机器的正常运转非常不利步进电机存在固定的共振点很多步进驱动器通过自动计算其振点以调整控制算法来达到抑制其振的目的

交流伺服电机运转非常平稳即使在低速时也不会出现振动现象交流伺服系统具有共振抑制功能可弥补机械的刚性不足并且系统内部具有频率解析机能(FFT)可检测出机械的共振点便于系统调整

伺服系统的振动抑制功能包含共振抑制及阻尼减振两个部分

共振抑制

阻尼减振

第三伺服电机与步进电机矩频特性不同

步进电机的输出力矩随转速升高而下降且在较高转速时会急剧下降所以其最高工作转速一般在300~600RPM交流伺服电机为恒力矩输出即在其额定转速(一般为2000RPM或3000RPM)以内都能输出额定转矩在额定转速以上为恒功率输出

相同尺寸下的伺服电机与步进电机的速度力矩特性比较

第四伺服电机与步进电机过载能力不同

步进电机一般不具有过载能力交流伺服电机具有较强的过载能力以M2交流伺服系统为例它具有速度过载和转矩过载能力其最大转矩为额定转矩的二到三倍可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩

第五伺服电机与步进电机运行性能不同

步进电机的控制为开环控制启动频率过高或负载过大易出现失步或堵转的现象停止时转速过高易出现过冲的现象所以为保证其控制精度应处理好升降速问题交流伺服驱动系统为闭环控制驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样内部构成位置环和速度环一般不会出现步进电机的失步或过冲的现象控制性能更为可靠

第六伺服电机与步进电机速度响应性能不同

步进电机从静止加速到工作转速(一般为每分钟几百转)需要200~400毫秒交流伺服系统的加速性能较好以鸣志400W交流伺服电机为例从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒可用于要求快速启停的控制场合

在一些要求非常高的场合必须采用性能远高于步进电机的伺服电机我国虽然具有世界上最全的工业门类但是大部分处于豪放派领域对于高端产品的积累还有很大的差距


2020-08-03
伺服电机
伺服电机
伺服电机(servo motor )是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机,是一种补助马达间接变速装置。
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