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永磁交流伺服电机的旋转方向与电机电角度增加方向之间的关系

永磁交流伺服电机的旋转方向与电机电角度增加方向之间的关系
永磁交流伺服电机的旋转方向与电机电角度增加方向之间的关系

永磁交流伺服电机的旋转方向与电机电角度增加方向之间的关系[原创]

近半年前,一位业内工程师结合其在研项目和本人在论坛发表的《永磁交流伺服电机位置反馈传感器检测相位与电机磁极相位的对齐方式【原创】》一帖来email与本人探讨电机电角度零点的问题,由于该问题涉及电角度相位和电机转动方向之间的关系,而这一点又恰恰是本人在那个贴子中并未完全理清楚的遗留问题,所以一搁就是半年,直到前一阵子才借故终于把这一问题理清了一些头绪,其实本人一直觉得在电角度问题上总是或多或少地存在着常理常清,不常理则常不清的痼疾,因此觉得确实有必要将这些许心得整理出来。

首先定义流经电机绕组的相电流的正方向、相电流矢量的正方向、以及电机电角度的增加方向:

1,流经电机绕组的相电流的正方向是以电流流入电机为正,例如:Ia>0,表示该时刻的电流Ia流向是从驱动器a或U相端子流入电机a相,在电机内部是由a相接线端流入中线,Ib,Ic<0,表示该时刻的电流Ib,ic的流向是从电机内部的中线是经由b,c相接线端流出到驱动器的b,c或V,W相端子,如图1中黑色箭头所示;

图 1

2,相电流矢量与电流方向的关联关系为:各相电流为正时,则a,b,c相电流产生的磁场矢量的正方向如图1中红色箭头所示;

3,电机电角度的定义为当a,b,c三相反电势波形的相位关系为a相领先于b相120度、b 相领先于c相120度时a相反电势波形的相位角,如图2所示。通常是面向电机法兰安装面和电机轴,逆时针旋转电机轴,以观察三相反电势波形的相序关系,故在此默认电机电角度的增加方向为逆时针方向,在图1和后续图示中亦然。

图 2

1.电机电角度初始相位错位180 度电机旋转方向互反

有一段时间,自行安装编码器的两台试验电机在相同的程序控制下,转向却不同,开始只是觉得奇怪,后来就干脆将其当作“灵异”事件不了了之了。终于有一天,借机深究了一下这个貌似奇怪的问题。

两台电机的相位对齐结果都是增量编码器的Z信号与UV线反电势波形的过零点基本对齐,默认的对齐原则上都是Z信号对齐于-30度电角度。逆时针方向旋转其中一台电机的轴,UV线反电势波形在Z信号处(即U信号上升沿)由低到高过零,如图3中ε(a-b)曲线在-30度电角度处所示:

图 3

顺时针方向旋转该电机轴,UV线反电势波形在Z信号处(即U信号下降沿)同样是由低到高过零,如图4中ε(a-b)曲线在 Z 处所示:

图 4

这一现象乍一看有些出乎预料,仔细分析下来不难发觉其实这完全符合反电势的生成机理。虽然逆时针和顺时针转动时,UV线反电势波形在Z信号处的过零方向相同,但是逆时针和顺时针转动时正如图3和图4所示的相序那样UV线反电势波形与编码器U信号的相位关系

或正负关系恰好相反。而且三相线反电势波形之间的领先滞后关系也有所不同,逆时针转动时,三相线反电势相序的领先滞后关系如图3所示,a-b领先于b-c,b-c领先于c-a;顺时针转动时,相序的领先滞后关系则如图4所示,a-b领先于c-a,c-a领先于b-c。也就是说,转动方向不同,三相反电势波形波形并不是简单的反向,而是改变了相序间的领先滞后关系。

旋转另一台电机轴时发现,逆时针转动,UV线反电势波形在Z信号处(即U信号下降沿)由高到低过零,如图3中150度电角度处所示;顺时针转动,UV线反电势波形在Z信号处(即U信号上升沿)同样是由高到低过零,如图4中Z’ 处所示。由此可见两台电机的对齐的结果是电角度相位刚好互差180度。

两台电机的反电势相序互差180度的结果表明最初对齐电角度相位时,通入两台电机UV相的转子定向电流方向应该是正好搞反了,一台电机的转子定向电流是V(b)入U(a)出,如图5中左图所示,转子的d轴定向于 -30 度电角度,如图5中右图示意,此图中d轴落在S 极上,而不是N极,这一点与本人一直以来认为的d轴须落在N极上的观点恰好相悖(欢迎斧正!)。

图 5

而另一台电机的转子定向电流经U(a)入V(b)出,如图6中左图所示,转子的d轴定向于150度电角度,如图6中右图示意,本帖将在后面的讨论中统一把d轴标在S极上。

图 6

将编码器Z信号对齐在转子定向电流经V入U出的电机的定向点处,即将Z信号对齐于电机的-30度电角度,对齐后旋转电机轴,可见UV线反电势波形在 Z 信号处由低到高过零,如图3中 -30 度电角度处和图4中 Z 点处所示。将将编码器Z信号对齐在转子定向电流经U 入V出的电机的定向点处,即将Z信号对齐于电机的150度电角度处,对齐后旋转电机轴,可见UV线反电势波形在 Z 信号处由高到低过零,如图3中150度电角度处和图4中Z‘ 点处所示。可见相位对齐后,两台电机的电角度相位刚好互错180度。

以图2中电角度0点对应的相电流施加于对齐方式如图5所示的对齐到-30度电角度(V入U出定向)的电机的定子绕组,经矢量变换得到的Iq电流矢量的方向处于q轴的负方向,如图7所示,这一点必须引起注意!

图 7

由于此时定子绕组产生的电场矢量方向在逆时针方向正交于转子永场矢量方向,因而会吸引转子沿逆时针旋转,由此可见,当电机的电角度增加方向如图2和图1约定的那样逆时针增长,则给对齐方式如图5所示对齐到-30度电角度(V入U出定向)的电机施加相序关系如图2所示的三相电流波形时,电机的转动方向将顺着电角度的增量方向逆时针旋转。

同样,以图2中电角度0点对应的三相电流施加于施加于对齐方式如图6所示的对齐到150度电角度(U入V出定向)的电机的定子绕组,虽然经矢量变换得到的Iq电流矢量的方向仍旧处于q轴的负方向,但此时转子的真实q轴却位于矢量变换计算所用的q轴的反方向上,如图8所示,位于180度电角度方向上,即图8中所示的D‘ 方向。

图 8

此时定子绕组产生的电场矢量方向在顺时针方向正交于转子永场矢量方向,因而会吸引转子沿顺时针旋转。由此可见,当电机的电角度增加方向逆时针增长,以图2所示的三相电流波形施加于对齐方式如图6所示的对齐到150度电角度(U入V出定向)的电机,电机的转动方向不是沿着电角度的增量方向逆时针旋转,而是会和电角度的增加方向相反,即顺时针旋转。

2. 给定电流相序错位180度电机旋转方向互反

如果将图2所示的三相电流在幅值上直接取反,则可以得到如图9所示的三相电流相序。对比图2和图9可知,两图中的三相电流相序的领先滞后关系完全一致,但在三相电流波形的幅值上,图9与图2恰好互反,而在相位上图9中的波形相序等价于图2中以180度电角度为起点的相序循环,也就是说图9和图2中的三相电流波形恰好在相位上互差了180度。

图 9

以图9所示的三相电流相序中电角度0点对应的三相电流施加于对齐方式如图5所示的对齐到-30度电角度(V入U出定向)的电机的定子绕组,经矢量变换得到的Iq电流的方向处于q轴的正方向,如图10所示:

图 10

此时定子电磁矢量方向在顺时针方向正交于转子永磁矢量,会吸引转子朝着顺时针方向旋转。由于图9所示的电流相序映射到图10中对应的电机电角度时,其电角度依然是沿着逆时针方向增加,在此种情况下,电机的转动方向却是逆着电角度的增加方向,即顺时针旋转。

由于图2和图9两图中的三相电流相序的领先滞后关系完全一致,但是两者的三相电流波形相位上互差了180度,施加于对齐方式相同的电机或者同一台电机时,会导致电机的旋转方向也恰好互反,正如图7和图10所示意的那样。

3. 电流采样方向颠倒未必会引起电机旋转方向变化

目前在伺服驱动器设计中广泛采用磁平衡式霍尔元件或者毫欧级大功率精密电阻作为电流传感器,此类传感器的电流采样方向搞反了会直接影响绕组相电流瞬时反馈值的正负方向,正如图2和图9中标识的相同电角度处的电流值的正负互反关系所表示的那样,并进而造成三相连续反馈电流波形在相位上互差180度,不过并不会影响三相电流相序间的领先滞后关系。

在矢量变换环节,由于相电流反馈值符号翻转,会造成Iq和Id电流的符号反转,为实现Iq和Id电流的负反馈闭环控制,就必须在Iq和Id反馈电流与指令电流的符号上寻求统一。

例如,以图2中所示相序的三相电流施加到如图5所示的对齐到-30度电角度(V入U出定向)的电机上,电机会逆时针方向旋转。如果电流采样方向与电流流向一致,则经过矢量变换后得到的Iq反馈电流矢量始终处于q轴的负方向,如图7所示,也就是Iq反馈电流为负值;如果电流采样方向与电流流向不一致,则经过矢量变换后得到的Iq反馈电流矢量会始终处于q轴的正方向,可参看图10中所示的那样,即Iq电流为正值。

在上述情况下,为取得指令电流符号与反馈电流符号的一致,须将电流采样方向与电流流向一致情况下的反馈电流在符号上取反,而电流采样方向与电流流向不一致情况下的反馈电流则可以直接使用,无需在符号上取反。在这两种情况下,给定正电流指令,电机都会沿逆时针方向旋转。

因此,电流采样方向与电流流向颠倒时,虽然反馈电流波形会在总体相位上错位180度,但实际施加给电机的电磁矢量还是一样的,因此只要在算法上妥善处置Iq和Id反馈电流的符号,保持反馈电流与指令电流的符号相一致,就不会影响电机的实际旋转方向。

总结

影响电机旋转方向与电机电角度增加方向间关系的因素有:

1. 电机电角度对齐方式导致的电角度相位反转;

2. 电机驱动电流相序的相位反转;

需要注意的是驱动器的电流采样方向反转,也就是反馈电流相序反转未必会引起电机旋转方向变化。

以上是本人关于电机旋转方向与电机电角度增加方向之间的关系和影响因素的一点看法和体会,一方面可以起到帮助自己整理思路的作用,另一方面,也希望与业内同行共同切磋探讨。

交流伺服电机的工作原理

交流伺服电机的工作原理 伺服电机内部的转子是永磁铁,驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场,转子在此磁场的作用下转动,同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器,驱动器根据反馈值与目标值进行比较,调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)。 4. 什么是伺服电机?有几种类型?工作特点是什么? 答:伺服电动机又称执行电动机,在自动控制系统中,用作执行元件,把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类,其主要特点是,当信号电压为零时无自转现象,转速随着转矩的增加而匀速下降, 请问交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上有什么区别? 答:交流伺服要好一些,因为是正弦波控制,转矩脉动小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比较简单,便宜。 永磁交流伺服电动机 20世纪80年代以来,随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术的发展,永磁交流伺服驱动技术有了突出的发展,各国著名电气厂商相继推出各自的交流伺服电动机和伺服驱动器系列产品并不断完善和更新。交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发展方向,使原来的直流伺服面临被淘汰的危机。90年代以后,世界各国已经商品化了的交流伺服系统是采用全数字控制的正弦波电动机伺服驱动。交流伺服驱动装置在传动领域的发展日新月异。永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比较,主要优点有: ⑴无电刷和换向器,因此工作可靠,对维护和保养要求低。 ⑵定子绕组散热比较方便。 ⑶惯量小,易于提高系统的快速性。 ⑷适应于高速大力矩工作状态。 ⑸同功率下有较小的体积和重量。 自从德国MANNESMANN的Rexroth公司的Indramat分部在1978年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,这标志着此种新一代交流伺服技术已进入实用化阶段。到20世纪80年代中后期,各公司都已有完整的系列产品。整个伺服装置市场都转向了交流系统。早期的模拟系统在诸如零漂、抗干扰、可靠性、精度和柔性等方面存在不足,尚不能完全满足运动控制的要求,近年来随着微处理器、新型数字信号处理器(DSP)的应用,出现了数字控制系统,控制部分可完全由软件进行,分别称为摪胧 只瘮或摶旌鲜綌、撊只瘮的永磁交流伺服系统。 到目前为止,高性能的电伺服系统大多采用永磁同步型交流伺服电动机,控制驱动器多采用快速、准确定位的全数字位置伺服系统。典型生产厂家如德国西门子、美国科尔摩根和日本松下及安川等公司。 日本安川电机制作所推出的小型交流伺服电动机和驱动器,其中D系列适用于数控机床(最高转速为1000 r/min,力矩为0.25~2.8N.m),R系列适用于机器人(最高转速为3000r/min,力矩为0.016~0.16N.m)。之后又推出M、F、S、H、C、G 六个系列。20世纪90年代先后推出了新的D系列和R系列。由旧系列矩形波驱动、8051单片机控制改为正弦波驱动、80C、154CPU和门阵列芯片控制,力矩波动由24%降低到7%,并提高了可靠性。这样,只用了几年时间形成了八个系列(功率范围为0.05~6kW)较完整的体系,满足

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电动汽车:永磁同步伺服电机选型手册-丹佛斯

同步伺服电机选型手册

简 介
丹佛斯三相交流同步伺服电机采用 欧洲先进的电机制造技术制造。其 定 子绕 组经 特 殊的 不 对 称 磁路 设 计,有效地降低了磁场畸变和磁场 纹波,有良好的低速转矩特性。 转子采用高内禀矫顽力,高磁能积 的钕铁硼稀土永磁材料,具有功率 密度大,温度稳定性好,抗去磁能 力 强的 特点 。 其机 械 结 构 设计 特 别 ,既 最大 限 度地 减 小 了 转动 惯 量,又坚固耐用,并有很高的平衡 精度,故高速运行平稳,噪音低, 振动小。 电机反馈元件为高分辨率绝对值编 码器或旋转变压器,配之与丹佛斯 性能卓越的驱动器FC302及可自由编 程的运动控制器MCO305运行,可完 成高精度速度,定位,位置同步, 电子凸轮控制,应用于 纺织,印 染,包装印刷,塑料,冶金等等行 业。在低速大扭矩应用领域更显示 了其节能潜力。
选型指南
DSM - XXX - TXXXX - SXX - X - X - XX - X
丹 佛斯 同步 伺 服电机 有多种 类型 ; 高速小惯量,低速大扭矩,特别是 采用水或油作冷却媒介的伺服电机 其扭矩可达上万牛,其应用突破伺 服应用的传统领域,可用于诸如石 油采探等特殊行业。 电机技术特点:
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XXX TXXXX SXX X X XX
基座号 额定扭矩 (扭矩值÷10) 额定速度 (速度值 X100) 电源电压(H 400V,L 230V) F 风冷,0自冷 反馈元件 01 旋转变压器 02 Hiperface 绝对值编码器 03 EnDat绝对值编码器 04 SSI绝对值编码器 B机械制动 , 0无制动
X
良好的机械特性 良好的电流-负载线性度,高能量利用率 高响应特性 高过载特性 高可靠性 低惯量 低噪音 可采用自然冷却,内置风扇冷却,水冷或油冷, 可根据实际情况选择。 环境适应能力强,可在恶劣环境下运行 免维护 完备的过载保护(热保护)
一般技术规范
同步永磁伺服电机 永磁材料 钕铁硼。 绝缘等级: F级 (155℃) 安装形式: IM B5 防护等级: IP64 ( 可选IP65,IP67) 冷却方式: 自然冷却、风冷、水冷、油冷 温度保护: PTC130 出轴方式: 直轴埋键 振动等级: N级 (可选R级, S级) 噪声等级: DSM264<65dB(A)
DSM110/DSM130<55dB(A) DSM145/DSM200<60dB(A)
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伺服电机的旋转方向

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2,相电流矢量与电流方向的关联关系为:各相电流为正时,则a,b,c相电流产生的磁场矢量的正方向如图 1中红色箭头所示; 3,电机电角度的定义为当a,b,c三相反电势波形的相位关系为a相领先于b相120度、b相领先于c相120度时a相反电势波形的相位角,如图2所示。通常是面向电机法兰安装面和电机轴,逆时针旋转电机轴,以观察三相反电势波形的相序关系,故在此默认电机电角度的增加方向为逆时针方向,在图1和后续图示 中亦然。 图 2 1.电机电角度初始相位错位180 度电机旋转方向互反 有一段时间,自行安装编码器的两台试验电机在相同的程序控制下,转向却不同,开始只是觉得奇怪,后来就干脆将其当作“灵异”事件不了了之了。终于有一天,借机深究了一下这个貌似奇怪的问题。 两台电机的相位对齐结果都是增量编码器的Z信号与UV线反电势波形的过零点基本对齐,默认的对齐原则上都是Z信号对齐于-30度电角度。逆时针方向旋转其中一台电机的轴,UV线反电势波形在Z信号处(即U信号上升沿)由低到高过零,如图3中ε(a-b)曲线在-30度电角度处所示:

直流无刷与永磁同步的区别

无刷直流电机通常情况下转子磁极采用瓦型磁钢,经过磁路设计,可以获得梯形波的气隙磁密,定子绕组多采用集中整距绕组,因此感应反电动势也是梯形波的。无刷直流电机的控制需要位置信息反馈,必须有位置传感器或是采用无位置传感器估计技术,构成自控式的调速系统。控制时各相电流也尽量控制成方波,逆变器输出电压按照有刷直流电机PWM的方法进行控制即可。本质上,无刷直流电机也是一种永磁同步电动机,调速实际也属于变压变频调速范畴。 通常说的交流永磁同步伺服电机具有定子三相分布绕组和永磁转子,在磁路结构和绕组分布上保证感应电动势波形为正弦,外加的定子电压和电流也应为正弦波,一般靠交流变压变频器提供。永磁同步电机控制系统常采用自控式,也需要位置反馈信息,可以采用矢量控制(磁场定向控制)或直接转矩控制的先进控制方式。 两者区别可以认为是方波和正弦波控制导致的设计理念不同。最后明确一个概念,无刷直流电机的所谓“直流变频”实质上是通过逆变器进行的交流变频,从电机理论上讲,无刷直流电机与交流永磁同步伺服电机相似,应该归类为交流永磁同步伺服电机;但习惯上被归类为直流电机,因为从其控制和驱动电源以及控制对象的角度看,称之为“无刷直流电机”也算是合适的。 无刷直流电机通常情况下转子磁极采用瓦型磁钢,经过磁路设计,可以获得梯形波的气隙磁密,定子绕组多采用集中整距绕组,因此感应反电动势也是梯形波的。无刷直流电机的控制需要位置信息反馈,必须有位置传感器或是采用无位置传感器估计技术,构成自控式的调速系统。控制时各相电流也尽量控制成方波,逆变器输出电压按照有刷直流电机PWM的方法进行控制即可。 本质上,无刷直流电动机也是一种永磁同步电动机,调速实际也属于变压变频调速范畴。 通常说的永磁同步电动机具有定子三相分布绕组和永磁转子,在磁路结构和绕组分布上保证感应电动势波形为正弦,外加的定子电压和电流也应为正弦波,一般靠交流变压变频器提供。永磁同步电机控制系统常采用自控式,也需要位置反馈信息,可以采用矢量控制(磁场定向控制)或直接转矩控制的先进控制 策略。 两者区别可以认为是方波和正弦波控制导致的设计理念不同。 最后纠正一个概念,“直流变频”实际上是交流变频,只不过控制对象通常称之为“无刷直流电机”。 仅对电机结构而言,二者确实相差不大,个人认为二者的区别主要在于: 1 概念上的区别。无刷直流电机指的是一个系统,准确地说应该叫“无刷直流电机系统”,它强调的是电机和控制器的一体化设计,是一个整体,相互的依存度非常高,电机和控制器不能独立地存在并独立工作,考核的也是他们整体的技术性能。而交流永磁同步电机指的是一台电机,强调的是电机本身就是一台独立的设备,它可以离开控制器或变频器而独立地存在独立地工作。 2 从设计和性能角度上看,“无刷直流电机系统”设计时主要考虑将普通的机械换向变为电子换向后如何还能保持机械换向电机的优点,考核的重点也是系统的直流电机特性,如调速特性等;而交流永磁同步电机设计主要着重电机本身的性能,特别是交流电机的性能,如电压的波形、电机的功率因数、效率功角特性等。 3 从反电势波形看,无刷直流电机多为方波,而交流永磁同步电机反电势波形多为正弦波。

伺服电机接线方式

. 富士伺服电机 富士伺服电机电子齿轮比计算:命令 脉冲补偿周时的机械系统移动伺服电机旋转×位 β脉冲/转命令脉冲补偿131072 例如:电机旋转一圈的机械移动量等于单位量下,转一圈需2500脉冲 N α(分母) N = ×131072 β(分子) 2500 α(分母) 131072 32768 = = 2500 625 β(分子) I/O信号接线 P24 1 24V 24V 19 电源 激磁 2 cont1 脉冲8 *CA 方向21 *CB 0V M24 14 报警17 OUT1 到位结束16 编码器接线方式(smart系统、w系列、A5) 驱动器电机端 P5 P5 1 7 M5 2 M5 8 SIG+ 5 5 SIG+ SIG- 4 SIG- 6 BAT+ BAT+ 1 3 BAT- 2 BAT- 4

地线 GND 外壳 3 旧版富士驱动器参数设置新版富士驱动器参数设置 1# 16384(分子) 1# 0 2# 125(分母) 3# 0(脉冲+方向控制模式)3# 0(脉冲+方向控制模式) 4# 1(方向) 4# 1(方向) 6# 65536(分子) 7# 15(刚性) 7# 125(分母) 19# 250 8# 15# 14(刚性) '. . 松下伺服电机 松下A5 I/O接线说明: 1、2、7 24V 36、41 0V 4 脉冲 6 方向 29 使能ON 37 报警 松下A5编码器接线说明: 驱动器马达 14 25 5 2 6 3 外壳 6(GND) 松下A5驱动器参数设置Pr0.** 0# 方向 1# 控制模式 0 7#指令脉冲形式 3 8#电机旋转一圈指令脉冲数

绕组接线与电机旋转方向

单相异步电机动机绕组接线 与电机旋转方向 单相异步电动机广泛应用于电冰箱、洗衣机、空调、电风扇等家用电器中。怎样才能确保这类电机绕组修理后转向符合原来设备运转要求?这里就单相异步电机绕组接线与电机旋转方向的关系简单介绍如下: 电动机转子旋转的方向是根据左手定则决定的。 如线圈中通以电流,并在线圈各导体中沿箭头方向流过电流,则正串接法中磁场所形成极数为4极,在反串接法中磁场极数为2极。电机绕组一般多采用反串接法。图A为单相电动机主副绕组各线圈均用反串接线图。 主绕组 副绕组 图 A 单相电动机主副绕组反串接线图 1.一般单相异步电机旋转方向 单相电动机主绕组接线后一般有两个出线端,副绕组也有两个出线端。这四个出线端如果有两个出线端在机内接死,电机旋转方向就不能改变,除非将四个出线端均引出机壳外。所以,如果电机旋转方向要预定,则在接线前应了解如何接线方可达到预定电机的旋转方向。 如将图A接线绘制成图B绕组嵌线图,并在各线圈上加注电流方向,图B中副绕组第8只线圈电流方向与主绕组第1只线圈电流方向相同。根据电机理论,单相电动机的旋转方向恒自相邻极性相同的副绕组向主绕组方向旋转,所以电机旋转方向在接线端为逆时针方向,而在另一端则为顺时针方向。根据此种方法可预先决定电机的旋转方向。 如将图B副绕组第8只线圈的尾端接于主绕组第1只线圈的起端,如图C所示,则第8

只线圈中的电流方向改变,其极性与主绕组第7只线圈相同,根据电机理论确定电机旋转方向将为顺时针方向。故单相电动机旋转方向改变,只需将故绕组与主绕组相接的两根端线互调即可达到。 2、绕组接线正误的测试 电机的主绕组或副绕组各线圈接线完毕后,接线是否有误,可用图1-97所示的方法测试。将绕组的两个线端接以8~10V直流电,将指南针置于各线圈端部上面,如指南针在各线圈所指示极性交替成为南极与北极,则表示接线正确。如某一线圈极性不对,则表示此线圈接线错误。 3、罩极电机旋转方向 罩极显极式电机磁极上有一个副绕组。副绕组是用扁铜线做的短路线圈,套在磁极的裂口中。电机的旋转方向为逆时针旋转,即自未罩极向罩极方向旋转,如图1-98所示。旋转方向不能改变,如欲改变旋转方西,只有将铁芯倒出调头安装。 ·····~ 图1-99中副绕组第2只与第4只两只线圈接错,副绕组线圈瞬时极性如图中所示,结果与主绕组3只线圈极性相反。这样三对线圈极性相反,电机磁势相互抵消,电机将不能起动。 图1-100中主绕组第5只及第7只线圈接错,使极性相反,电机虽能转动,但转速很慢,出力不足。 ·····~ 图1-101中副绕组第8只线圈不是起端与主绕组起端相连接,而是末端与主绕组起端相连接,则电机转向为逆时针转向。改变转向方法是将副绕组第6只线圈的末端与第8只线圈的末端互换。 如电容器误接在主绕组回路上,则主绕组成为副绕组,副绕组成为主绕组,由图1-102可知,电机将反向旋转。 ·····~ 电机修理改装手册(第75-76页)

永磁同步伺服电机驱动器原理

永磁同步伺服电机驱动器原理: 1、引言: 随着现代电机技术、现代电力电子技术、微电子技术、永磁材料技术、交 流可调速技术及控制技术等支撑技术的快速发展,使得永磁交流伺服技术有着 长足的发展。永磁交流伺服系统的性能日渐提高,价格趋于合理,使得永磁交 流伺服系统取代直流伺服系统尤其是在高精度、高性能要求的伺服驱动领域成 了现代电伺服驱动系统的一个发展趋势。永磁交流伺服系统具有以下等优点:(1)电动机无电刷和换向器,工作可靠,维护和保养简单; (2)定子绕组散热快; (3)惯量小,易提高系统的快速性; (4)适应于高速大力矩工作状态; (5)相同功率下,体积和重量较小,广泛的应用于机床、机械设备、搬运机构、印刷设备、装配机器人、加工机械、高速卷绕机、纺织机械等场合,满 足了传动领域的发展需求。 永磁交流伺服系统的驱动器经历了模拟式、模式混合式的发展后,目前已 经进入了全数字的时代。全数字伺服驱动器不仅克服了模拟式伺服的分散性大、零漂、低可靠性等确定,还充分发挥了数字控制在控制精度上的优势和控制方 法的灵活,使伺服驱动器不仅结构简单,而且性能更加的可靠。现在,高性能 的伺服系统,大多数采用永磁交流伺服系统其中包括永磁同步交流伺服电动机 和全数字交流永磁同步伺服驱动器两部分。伺服驱动器有两部分组成:驱动器 硬件和控制算法。控制算法是决定交流伺服系统性能好坏的关键技术之一,是 国外交流伺服技术封锁的主要部分,也是在技术垄断的核心。 2、交流永磁伺服系统的基本结构: 交流永磁同步伺服驱动器主要有伺服控制单元、功率驱动单元、通讯接口 单元、伺服电动机及相应的反馈检测器件组成,其结构组成如图1所示。其中 伺服控制单元包括位置控制器、速度控制器、转矩和电流控制器等等。我们的 交流永磁同步驱动器其集先进的控制技术和控制策略为一体,使其非常适用于 高精度、高性能要求的伺服驱动领域,还体现了强大的智能化、柔性化是传统 的驱动系统所不可比拟的。

伺服电机旋转编码器旋变安装

伺服电机旋转编码器安装 一.伺服电机转子反馈的检测相位与转子磁极相位的对齐方式 1.永磁交流伺服电机的编码器相位为何要与转子磁极相位对齐 其唯一目的就是要达成矢量控制的目标,使d轴励磁分量和q轴出力分量解耦,令永磁交流伺服电机定子绕组产生的电磁场始终正交于转子永磁场,从而获得最佳的出力效果,即“类直流特性”,这种控制方法也被称为磁场定向控制(FOC),达成FOC控制目标的外在表现就是永磁交流伺服电机的“相电流”波形始终与“相反电势”波形保持一致,如下图所示: 图1 因此反推可知,只要想办法令永磁交流伺服电机的“相电流”波形始终与“相反电势”波形保持一致,就可以达成FOC控制目标,使永磁交流伺服电机的初级电磁场与磁极永磁场正交,即波形间互差90度电角度,如下图所示: 图2 如何想办法使永磁交流伺服电机的“相电流”波形始终与“相反电势”波形保持一致呢?由图1可知,只要能够随时检测到正弦型反电势波形的电角度相位,然后就可以相对容易地根据电角度相位生成与反电势波形一致的正弦型相电流波形了。 在此需要明示的是,永磁交流伺服电机的所谓电角度就是a相(U相)相反电势波形的正弦(Sin)相位,因此相位对齐就可以转化为编码器相位与反电势波形相位的对齐关系;另一方面,电角度也是转子坐标系的d轴(直轴)与定子坐标系的a轴(U轴)或α轴之间的夹角,这一点有助于图形化分析。 在实际操作中,欧美厂商习惯于采用给电机的绕组通以小于额定电流的直流电流使电机转子定向的方法来对齐编码器和转子磁极的相位。当电机的绕组通入小于额定电流的直流电流时,在无外力条件下,初级电磁场与磁极永磁场相互作用,会相互吸引并定位至互差0度相位的平衡位置上,如下图所示:

旋转电机 线端标志与旋转方向(标准状态:现行)

I C S29.160.01 K20 中华人民共和国国家标准 G B1971 2006/I E C60034-8:2002 代替G B1971 1980 旋转电机线端标志与旋转方向R o t a t i n g e l e c t r i c a lm a c h i n e s T e r m i n a lm a r k i n g s a n dd i r e c t i o no f r o t a t i o n (I E C60034-8:2002,I D T) 自2017年3月23日起,本标准转为推荐性 标准,编号改为G B/T1971 2006三 2006-04-30发布2007-01-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局

目 次 前言Ⅴ…………………………………………………………………………………………………………1 范围1………………………………………………………………………………………………………2 规范性引用文件1…………………………………………………………………………………………3 术语和定义1………………………………………………………………………………………………4 符号2………………………………………………………………………………………………………4.1 通则2……………………………………………………………………………………………………4.2 直流和单相换向器电机2………………………………………………………………………………4.3 无换向器的交流电机3…………………………………………………………………………………4.4 辅助器件3………………………………………………………………………………………………5 旋转方向3…………………………………………………………………………………………………6 线端标志的规则3…………………………………………………………………………………………6.1 通则3……………………………………………………………………………………………………6.2 后缀4……………………………………………………………………………………………………6.3 前缀4……………………………………………………………………………………………………6.4 不同类型电机的绕组标志5……………………………………………………………………………6.5 同步电机5………………………………………………………………………………………………6.6 直流电机5………………………………………………………………………………………………6.7 线端标志和旋转方向的关系5…………………………………………………………………………6.8 线端标志图6……………………………………………………………………………………………7 辅助线端标志规则10………………………………………………………………………………………7.1 通则10……………………………………………………………………………………………………7.2 标志10……………………………………………………………………………………………………附录A (规范性附录) 常用接线图13………………………………………………………………………A.1 通则13…………………………………………………………………………………………………A.2 三相电机13……………………………………………………………………………………………A.2.1 单速定子绕组13……………………………………………………………………………………A.2.2 多速定子绕组16……………………………………………………………………………………A.3 单相异步电动机20……………………………………………………………………………………A.4 直流电机20……………………………………………………………………………………………图1 三相单绕组,3个单元,开路联接,6个线端6…………………………………………………………图2 三相单绕组,角接,3个线端6…………………………………………………………………………图3 三相单绕组,带中性线的内星联接,4个线端6………………………………………………………图4 三相单绕组,每相2个单元,开路联接,12个线端6…………………………………………………图5 三相单绕组,每相4个单元,开路联接,24个线端7…………………………………………………图6 三相单绕组,每相2个单元,每个单元4个抽头,开路联接,36个线端7……………………………图7 具有2种独立功能的2个独立三相绕组,每相2个单元,开路联接,24个线端7…………………图8 2个单元,内联接,3个线端7…………………………………………………………………………G B 1971 2006/I E C 60034-8:2002

永磁同步伺服电机(PMSM)驱动器原理

永磁同步伺服电机(PMSM)驱动器原理 来源:开关柜无线测温 https://www.wendangku.net/doc/9c15151932.html, 摘要:永磁交流伺服系统以其卓越的性能越来越广泛地应用到机器人、数控等领域,本文对其驱动器的功能实现 做了简单的描述,其中包括整流部分的整流过程、逆 变部分的脉宽调制(PWM)技术的实现、控制单元相应 的算法等三个部分。 关键词: DSP 整流逆变 PWM 矢量控制 1 引言 随着现代电机技术、现代电力电子技术、微电子技术、永磁材料技术、交流可调速技术及控制技术等支撑技术的快速发展,使得永磁交流伺服技术有着长足的发展。永磁交流伺服系统的性能日渐提高,价格趋于合理,使得永磁交流伺服系统取代直流伺服系统尤其是在高精度、高性能要求的伺服驱动领域成了现代电伺服驱动系统的一个发展趋势。永磁交流伺服系统具有以下等优点:(1)电动机无电刷和换向器,工作可靠,维护和保养简单;(2)定子绕组散热快;(3)惯量小,易提高系统的快速性;(4)适应于高速大力矩工作状态;(5)相同功率下,体积和重量较小,广泛的应用于机床、机械设备、搬运机构、印刷设备、装配机器人、加工机械、高速卷绕机、纺织机械等场合,满足了传动领域的发展需求。 永磁交流伺服系统的驱动器经历了模拟式、模式混合式的发展后,目前已经进入了全数字的时代。全数字伺服驱动器不仅克服了模拟式伺服的分散性大、零漂、低可靠性等确定,还充分发挥了数字控制在控制精度上的优势和控制方法的灵活,使伺服驱动器不仅结构简单,而且性能更加的可靠。现在,高性能的伺服系统,大多数采用永磁交流伺服系统其中包括永磁

同步交流伺服电动机和全数字交流永磁同步伺服驱动器两部分。伺服驱动器有两部分组成:驱动器硬件和控制算法。控制算法是决定交流伺服系统性能好坏的关键技术之一,是国外交流伺服技术封锁的主要部分,也是在技术垄断的核心。 2 交流永磁伺服系统的基本结构 交流永磁同步伺服驱动器主要有伺服控制单元、功率驱动单元、通讯接口单元、伺服电动机及相应的反馈检测器件组成,其结构组成如图1所示。其中伺服控制单元包括位置控制器、速度控制器、转矩和电流控制器等等。我们的交流永磁同步驱动器其集先进的控制技术和控制策略为一体,使其非常适用于高精度、高性能要求的伺服驱动领域,还体现了强大的智能化、柔性化是传统的驱动系统所不可比拟的。 目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器(DSP)作为控制核心,其优点是可以实现比较复杂的控制算法,事项数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块(IPM)为核心设计的驱动电路,IPM内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入软启动电路,以减小启动过程对驱动器的冲击。 图1 交流永磁同步伺服驱动器结构 伺服驱动器大体可以划分为功能比较独立的功率板和控制板两个模块。如图2所示功率板(驱动板)是强电部,分其中包括两个单元,一是功率驱动单元IPM用于电机的驱动,二是开关电源单元为整个系统提供数字和模拟电源。 控制板是弱电部分,是电机的控制核心也是伺服驱动器技术核心控制算法的运行载体。控制板通过相应的算法输出PWM信号,

伺服电机的基本结构和工作原理

伺服电机的基本结构和工作原理 交流伺服电机通常都是单相异步电动机,有鼠笼形转子和杯形转子两种结构形式。与普通电机一样,交流伺服电机也由定子和转子构成。定子上有两个绕组,即励磁绕组和控制绕组,两个绕组在空间相差90°电角度。固定和保护定子的机座一般用硬铝或不锈钢制成。笼型转子交流伺服电机的转子和普通三相笼式电机相同。杯形转子交流伺服电机的结构如图3-12由外定子4,杯形转子3和内定子5三部分组成。它的外定子和笼型转子交流伺服电机相同,转子则由非磁性导电材料(如铜或铝)制成空心杯形状,杯子底部固定在转轴7上。空心杯的壁很薄(小于0.5mm),因此转动惯量很小。内定子由硅钢片叠压而成,固定在一个端盖1、8上,内定子上没有绕组,仅作磁路用。电机工作时,内﹑外定子都不动,只有杯形转子在内、外定子之间的气隙中转动。对于输出功率较小的交流伺服电机,常将励磁绕组和控制绕组分别安放在内、外定子铁心的槽内。 交流伺服电机的工作原理和单相感应电动机无本质上 的差异。但是,交流伺服电机必须具备一个性能,就是能克服交流伺服电机的所谓“自转”现象,即无控制信号时,它不应转动,特别是当它已在转动时,如果控制信号消失,它应

能立即停止转动。而普通的感应电动机转动起来以后,如控制信号消失,往往仍在继续转动。 当电机原来处于静止状态时,如控制绕组不加控制电压,此时只有励磁绕组通电产生脉动磁场。可以把脉动磁场看成两个圆形旋转磁场。这两个圆形旋转磁场以同样的大小和转速,向相反方向旋转,所建立的正、反转旋转磁场分别切割笼型绕组(或杯形壁)并感应出大小相同,相位相反的电动势和电流(或涡流),这些电流分别与各自的磁场作用产生的力矩也大小相等、方向相反,合成力矩为零,伺服电机转子转不起来。一旦控制系统有偏差信号,控制绕组就要接受与之相对应的控制电压。在一般情况下,电机内部产生的磁场是椭圆形旋转磁场。一个椭圆形旋转磁场可以看成是由两个圆形旋转磁场合成起来的。这两个圆形旋转磁场幅值不等(与原椭圆旋转磁场转向相同的正转磁场大,与原转向相反的反转磁场小),但以相同的速度,向相反的方向旋转。它们切割转子绕组感应的电势和电流以及产生的电磁力矩也 方向相反、大小不等(正转者大,反转者小)合成力矩不为零,所以伺服电机就朝着正转磁场的方向转动起来,随着信号的增强,磁场接近圆形,此时正转磁场及其力矩增大,反转磁场及其力矩减小,合成力矩变大,如负载力矩不变,转子的速度就增加。如果改变控制电压的相位,即移相180o,旋转磁场的转向相反,因而产生的合成力矩方向也相反,伺

电机的种类及其介绍

电机及电机学概念 (electric machine and electric machine theory concept) 电机定义:是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。 电动机也称电机(俗称马达),在电路中用字母"M"(旧标准用"D")表示。它的主要作用是产生驱动转矩,作为用电器或各种机械的动力源。 电动机的种类 1.按工作电源分类根据电动机工作电源的不同,可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。 2.按结构及工作原理分类电动机按结构及工作原理可分为直流电动机,异步电动机和同步电动机。 同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同布电动机。 异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。 直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机又分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机又分为稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。 3.按起动与运行方式分类电动机按起动与运行方式可分为电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。 4.按用途分类电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。 驱动用电动机又分为电动工具(包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具)用电动机、家电(包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等)用电动机及其它通用小型机械设备(包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等)用电动机。 控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。 5.按转子的结构分类电动机按转子的结构可分为笼型感应电动机(旧标准称为鼠笼型异步电动机)和绕线转子感应电动机(旧标准称为绕线型异步电动机)。 6.按运转速度分类电动机按运转速度可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。

伺服电机接线方式

富士伺服电机 富士伺服电机电子齿轮比计算: 伺服电机旋转1周时的机械系统移动量 131072脉冲/转 命令脉冲补偿β 例如:电机旋转一圈的机械移动量等于单位量下,转一圈需2500脉冲 N α(分母) N 131072 β(分子) 2500 α(分母) 131072 32768 β(分子) 2500 625 I/O 信号接线 P24 1 24V 电源 19 24V cont1 2 激磁 *CA 8 脉冲 *CB 21 方向 M24 14 0V OUT1 17 报警 16 到位结束 编码器接线方式(smart 系统、w 系列、A5) 驱动器 电机端 P5 1 7 P5 M5 2 8 M5 × = = =

SIG+55SIG+ SIG-64SIG- BAT+31BAT+ BAT-42BAT- GND外壳3地线 旧版富士驱动器参数设置新版富士驱动器参数设置 1# 16384(分子) 1# 0 2# 125(分母) 3# 0(脉冲+方向控制模式)3# 0(脉冲+方向控制模式) 4# 1(方向) 4# 1(方向) 6# 65536(分子) 7# 15(刚性) 7# 125(分母) 19# 250 8# 15# 14(刚性) 松下伺服电机 松下A5 I/O接线说明: 1、2、7 24V 36、41 0V 4 脉冲 6 方向 29 使能ON 37 报警 松下A5编码器接线说明: 驱动器马达 14

25 5 2 6 3 外壳 6(GND) 松下A5驱动器参数设置Pr0.** 0# 方向 1# 控制模式 0 7#指令脉冲形式 3 8#电机旋转一圈指令脉冲数 台达伺服电机台达电子齿轮比计算公式: 马达转一圈脉冲数(F)=分子(N)/分母(M) 台达编码器接线说明:

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