伺服电机的选择Word文档下载推荐.docx

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确定输出轴需不需要键槽

补充:

输出扭力方面如果转速满足要求首先要考虑是否加装伺服专用减速机,这样可以用更小功率的电机而获得更大的输出力矩和更佳的运行性能,而且大部分时候经济性也更佳

以下将介绍一些伺服电机系统，涉及永磁同步电机以及感应异步电机。

　　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（permanentmagnets，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60Hz、两极的AC感应电机，无负载时的速度近3,600rpm，一个四极AC电机运行速度低于1,800rpm，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50kW（67hp）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1kW（1.37hp）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。

伺服电机和步进电机问答

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1，如何正确选择伺服电机和步进电机？

　　主要视具体应用情况而定，简单地说要确定：

负载的性质（如水平还是垂直负载等），转矩、惯量、转速、精度、加减速等要求，上位控制要求（如对端口界面和通讯方面的要求），主要控制方式是位置、转矩还是速度方式。

供电电源是直流还是交流电源，或电池供电，电压范围。

据此以确定电机和配用驱动器或控制器的型号。

2，选择步进电机还是伺服电机系统？

　　其实，选择什么样的电机应根据具体应用情况而定，各有其特点。

3，如何配用步进电机驱动器？

　　根据电机的电流，配用大于或等于此电流的驱动器。

如果需要低振动或高精度时，可配用细分型驱动器。

对于大转矩电机，尽可能用高电压型驱动器，以获得良好的高速性能。

4，2相和5相步进电机有何区别，如何选择？

　　2相电机成本低，但在低速时的震动较大，高速时的力矩下降快。

5相电机则振动较小，高速性能好，比2相电机的速度高30~50%，可在部分场合取代伺服电机。

5，何时选用直流伺服系统，它和交流伺服有何区别？

　　直流伺服电机分为有刷和无刷电机。

　　有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。

因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。

　　无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。

控制复杂，容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。

电机免维护，效率很高，运行温度低，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。

　　交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。

大惯量，最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。

因而适合做低速平稳运行的应用。

6，使用电机时要注意的问题？

　　上电运行前要作如下检查：

　　1）电源电压是否合适（过压很可能造成驱动模块的损坏）；

对于直流输入的+/-极性一定不能接错，驱动控制器上的电机型号或电流设定值是否合适（开始时不要太大）；

　　2）控制信号线接牢靠，工业现场最好要考虑屏蔽问题（如采用双绞线）；

　　3）不要开始时就把需要接的线全接上，只连成最基本的系统，运行良好后，再逐步连接。

　　4）一定要搞清楚接地方法，还是采用浮空不接。

　　5）开始运行的半小时内要密切观察电机的状态，如运动是否正常，声音和温升情况，发现问题立即停机调整。

7，步进电机启动运行时，有时动一下就不动了或原地来回动，运行时有时还会失步，是什么问题？

　　一般要考虑以下方面作检查：

　　1）电机力矩是否足够大，能否带动负载，因此我们一般推荐用户选型时要选用力矩比实际需要大50%~100%的电机，因为步进电机不能过负载运行，哪怕是瞬间，都会造成失步，严重时停转或不规则原地反复动。

　　2）上位控制器来的输入走步脉冲的电流是否够大（一般要>

10mA），以使光耦稳定导通，输入的频率是否过高，导致接收不到，如果上位控制器的输出电路是CMOS电路，则也要选用CMOS输入型的驱动器。

　　3）启动频率是否太高，在启动程序上是否设置了加速过程，最好从电机规定的启动频率内开始加速到设定频率，哪怕加速时间很短，否则可能就不稳定，甚至处于惰态。

　　4）电机未固定好时，有时会出现此状况，则属于正常。

因为，实际上此时造成了电机的强烈共振而导致进入失步状态。

电机必须固定好。

　　5）对于5相电机来说，相位接错，电机也不能工作。

8，我想通过通讯方式直接控制伺服电机，可以吗？

　　可以的，也比较方便，只是速度问题，用于对响应速度要求不太高的应用。

如果要求快速的响应控制参数，最好用伺服运动控制卡，一般它上面有DSP和高速度的逻辑处理电路，以实现高速高精度的运动控制。

如S加速、多轴插补等。

9，用开关电源给步进和直流电机系统供电好不好？

　　一般最好不要，特别是大力矩电机，除非选用比需要的功率大一倍以上的开关电源。

因为，电机工作时是大电感型负载，会对电源端形成瞬间的高压。

而开关电源的过载性能不好，会保护关断，且其精密的稳压性能又不需要，有时可能造成开关电源和驱动器的损坏。

可以用常规的环形或R型变压器变压的直流电源。

10，我想用±

10V或4~20mA的直流电压来控制步进电机，可以吗？

　　可以，但需要另外的转换模块。

11，我有一个的伺服电机带编码器反馈，可否用只带测速机口的伺服驱动器控制？

　　可以，需要配一个编码器转测速机信号模块。

12，伺服电机的码盘部分可以拆开吗？

　　禁止拆开，因为码盘内的石英片很容易破裂，且进入灰尘后，寿命和精度都将无法保证，需要专业人员检修。

13，步进和伺服电机可以拆开检修或改装吗？

　　不要，最好让厂家去做，拆开后没有专业设备很难安装回原样，电机的转定子间的间隙无法保证。

磁钢材料的性能被破坏，甚至造成失磁，电机力矩大大下降。

14，伺服控制器能够感知外部负载的变化吗？

　　如遇到设定阻力时停止、返回或保持一定的推力跟进。

15，可以将国产的驱动器或电机和国外优质的电机或驱动器配用吗？

　　原则上是可以的，但要搞清楚电机的技术参数后才能配用，否则会大大降低应有的效果，甚至影响长期运行和寿命。

最好向供应商咨询后再决定。

16，使用大于额定电压值的直流电源电压驱动电机安全吗?

　　正常来说这不是问题，只要电机在所设定的速度和电流极限值内运行。

因为电机速度与电机线电压成正比，因此选择某种电源电压不会引起过速，但可能发生驱动器等故障。

　　此外,必须保证电机符合驱动器的最小电感系数要求，而且还要确保所设定的电流极限值小于或等于电机的额定电流。

　　事实上，如果你能在你设计的装置中让电机跑地比较慢的话（低于额定电压），这是很好的。

　　以较低的电压（因此比较低的速度）运行会使得电刷运转反弹较少，而且电刷/换向器磨损较小，比较低的电流消耗和比较长的电机寿命。

　　另一方面，如果电机大小的***和性能的要求需要额外的转矩及速度，过度驱动电机也是可以的，但会牺牲产品的使用寿命。

17，如何为我的应用选择适当的供电电源?

　　推荐选择电源电压值比最大所需的电压高10%-50%。

此百分比因Kt,Ke,以及系统内的电压降而不同。

驱动器的电流值应该足够传送应用所需的能量。

记住驱动器的输出电压值与供电电压不同,因此驱动器输出电流也与输入电流不相同。

为确定合适的供电电流，需要计算此应用所有的功率需求，再增加5%。

按I=P/V公式计算即可得到所需电流值。

18，对于伺服驱动器我可以选择那种工作方式？

　　不同的模式并不全部存在于所有型号的驱动器中

19，驱动器和系统如何接地？

　　a.如果在交流电源和驱动器直流总线（如变压器）之间没有隔离的话，不要将直流总线的非隔离端口或非隔离信号的地接大地，这可能会导致设备损坏和人员伤害。

因为交流的公共电压并不是对大地的，在直流总线地和大地之间可能会有很高的电压。

　　b.在多数伺服系统中，所有的公共地和大地在信号端是接在一起的。

多种连接大地方式产生的地回路很容易受噪音影响而在不同的参考点上产生流。

　　c.为了保持命令参考电压的恒定，要将驱动器的信号地接到控制器的信号地。

它也会接到外部电源的地，这将影响到控制器和驱动器的工作（如：

编码器的5V电源）。

　　d.屏蔽层接地是比