中国电机行业的出口前景十分广阔

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应用伺服电机的使用技巧 怎样保养伺服电机的转速应该如何设置?

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电机网管理员 发表于 2020-6-4 16:13:37 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
找到了问题根源所在,再来解决当然就容易多了,针对以上例子,您可以:   (1)增加机械刚性和降低系统的惯性,减少机械传动部位的响应时间,如把V形带更换成直接丝杆传动或用齿轮箱代替V型带;   (2)降低伺服系统的响应速度,减少伺服系统的控制带宽,如降低伺服系统的增益参数值。   当然,以上只是噪声、不稳定的原因之一,针对不同的原因,会有不同的解决办法,如由机械共振引起的噪声,在伺服方面可采取共振抑制,低通滤波等方法,总之,噪声和不稳定的原因,基本上都不会是由于伺服电机本身所造成。   问题二 惯性匹配   在伺服系统选型及调试中,常会碰到惯量问题!   具体表现为:  1、在伺服系统选型时,除考虑电机的扭矩和额定速度等等因素外,我们还需要先计算得知机械系统换算到电机轴的惯量,再根据机械的实际动作要求及加工件质量要求来具体选择具有合适惯量大小的电机;  2、在调试时(手动模式下),正确设定惯量比参数是充分发挥机械及伺服系统最佳效能的前题,此点在要求高速高精度的系统上表现由为突出(台达伺服惯量比参数为1-37,JL/JM)。这样,就有了惯量匹配的问题!   那到底什么是“惯量匹配”呢?   1、根据牛顿第二定律:“进给系统所需力矩T=系统传动惯量J×角加速度θ角加速度θ影响系统的动态特性,θ越小,则由控制器发出指令到系统执行完毕的时间越长,系统反应越慢。如果θ变化,则系统反应将忽快忽慢,影响加工精度。由于马达选定后最大输出T值不变,如果希望θ的变化小,则J应该尽量小。   2、进给轴的总惯量“J=伺服电机的旋转惯性动量JM+电机轴换算的负载惯性动量JL负载惯量JL由(以工具机为例)工作台及上面装的夹具和工件、螺杆、联轴器等直线和旋转运动件的惯量折合到马达轴上的惯量组成。JM为伺服电机转子惯量,伺服电机选定后,此值就为定值,而JL则随工件等负载改变而变化。如果希望J变化率小些,则最好使JL所占比例小些。这就是通俗意义上的“惯量匹配”。知道了什么是惯量匹配,那惯量匹配具体有什么影响又如何确定呢?   影响:   传动惯量对伺服系统的精度,稳定性,动态响应都有影响,惯量大,系统的机械常数大,响应慢,会使系统的固有频率下降,容易产生谐振,因而限制了伺服带宽,影响了伺服精度和响应速度,惯量的适当增大只有在改善低速爬行时有利,因此,机械设计时在不影响系统刚度的条件下,应尽量减小惯量。
        直流伺服电机具有良好的启动、制动和调速特性,可以很方便的在宽范围内实现平滑无极调速,故多采用在对伺服电机的调速性能要求较高的生产设备中。它只要用于各类数字控制系统中的执行机构驱动,需要精确控制恒定转速或需要精确控制转速变化曲线的动力驱动。  按电机惯量大小可分为:  1、特种形式的低惯量直流电机  2、大惯量直流电机:数控机床的主轴电机  3、中惯量直流电机:数控机床的进给系统  4、小惯量直流电机:印刷电路板的自动钻孔机  下面来说说直流伺服电机的结构和分类。  1、转子,又称为电枢,由硅钢片叠压而成,表面嵌有线圈,通以直流电时,在定子磁场作用下产生带动负载旋转的电磁转矩。  2、电刷与换向片,为使所产生的电磁转矩保持恒定方向,转子能沿固定方向均匀的连续旋转,电刷与外加直流电源相接,换向片与电枢导体相接。  2、定子,定子磁极磁场由定子的磁极产生。根据产生磁场的方式,直流伺服电动机可分为永磁式和他激式。永磁式磁极由永磁材料制成,他激式磁极由冲压硅钢片叠压而成,外绕线圈通以直流电流便产生恒定磁场。随着伺服电机控制技术的进步交流变频变压调速电梯的五大特点日益明显。1、功能先进。众多先进的功能,给用户带来更多的选择,用户可按建筑物的使用功能选择电梯功能。可使电梯使用更加合理,乘客操作更加方便。2、可靠性好。由于高性能的多微机网络控制软件中设计了多重故障保护措施,排除了传统电梯存在的各种故障隐患,可充分保证电梯的安全、可靠运行。3、节省电能。高精度和高效率的矢量控制变频技术,不仅使电梯运行更加平稳,而且还可大大的节省电能。与同规格的交流调压调速电梯相比可节省电能50%以上,可大大的节省用户的使用费用。4、舒适感好。电力拖动系统的矢量控制交流变频调速技术,配备了适应人体生理特征的速度运行曲线,采用按距离直接停靠层站原则,使电梯运行更加平稳、高效,可靠地保证电梯运行时的乘坐舒适感、运行效率和平层准确度。5、维护护养方便。直观地工作状态显示功能,给电梯的维护、保养带来很大方便,万一电梯出现故障,维护、保养人员可方便的通过系统的状态显示找出故障所在,对照电梯使用维修保养手册即能进行维修。同时,也可支持变频故障呼叫系统和远程诊断。
        PMAC与伺服电机的比较   伺服电机用于低惯性和动态响应非常重要的运动控制应用中。实际上,用于伺服应用的许多电机与PMAC电机类似,但是使用特殊的控制器(放大器)和反馈来控制位置,而不仅仅是速度。然而,伺服系统的价格可能很高-通常是等同感应电机的10到20倍。需要接近伺服性能的应用适用于PMAC电机,因其性价比而受益。案例:PMAC非常适合典型的泵运行,典型的运行速度在75%到85%之间。  PMAC电机不适用于接近10,000rpm的伺服电机应用-超出PMAC电机范围。另外,如果没有PMAC的反馈信息,设计人员会发现很难定位和定位伺服电机必须经常提供的精确精确度。  现在将PMAC电机与那些最常用于伺服应用的电机比较-无刷直流电机。传统的无刷直流驱动波形是梯形的;在这里,电机的三个导联中的两个用于相位,第三个用于狩猎-所以它是经常变化的领域。相比之下,PMAC的三个领导者则被积极使用;输入波形为正弦波,以提高效率,同时最大限度地减少噪音和振动。  如上所述,电动机定子绕组模式通常专用于特定的波形形状。人们不能通过目测来区分它们。  产生梯形波形的控制器比产生正弦波形的控制器成本更低。然而,正弦控制器和电机比梯形产生更一致的轴旋转-转子惯量,电机额定值和特定的控制器特性放大了性能的差异。  在积分马力曲线上,考虑60Hz以下的交流感应电动机曲线如何渐近于X轴:尽管它在35到60Hz之间输出恒定的转矩到60Hz(通常输出恒定的马力60到大约90Hz)40%的负载,扭矩下降。相比之下,PMAC从40%负载线稳定到大约120-150%,并且保持系统效率和扭矩。由于永磁转子缺少导体(转子条),因此不存在I2R损耗-因此,在其他条件相同的情况下,PMAC电机本质上更加高效。  需要注意的是:在低电压应用(低于110V)中,传统无刷直流电机或交流感应电机仍然是PMAC电机的更好选择-尽管目前正在努力解决在这些情况下出现的问题。  简而言之,无刷直流电机通常用于电压低至12或24V的电机。然而,为了吸引PMAC,这个电压实际上是200或300马力,绕组电压为200V.增长到平均咖啡杯的大小(一个结果),并且绕制这种电动机的电磁线(用机器或手工)是有问题的,因为这种情况下的制造商必须相当广泛地重新设计定子和转子以确保设置是物理上可能的。
        4.为了配合机器人的体形,伺服电机必须体积小、质量小、轴向尺寸短。5.能经受得起苛刻的运行条件,可进行十分频繁的正反向和加减速运行,并能在短时间内承受数倍过载。交流伺服驱动器因其具有转矩转动惯量比高、无电刷及换向火花等优点,在工业机器人中得到广泛应用。差距明显,国内厂商需努力追赶国内伺服电机市场中,前三名松下、三菱、安川均为日系品牌,总份额达到45%,西门子、博世、施耐德等欧系品牌主要占据高端市场,市场份额在30%左右,国内企业整体份额低于10%。国产伺服电机大多是仿制日系伺服电机设计,功率多在3kw以内,以中小功率为多,而5.5-15kw的中大功率伺服电机则比较少。国产伺服电机在以下方面仍需突破:一是外形普遍较长,外观粗糙,很难应用在一些高档机器人上面,尤其是在轻载6kg左右的桌面型机器人上,由于机器人手臂的安装空间非常狭小,对伺服电机的长度有严格要求。二是信号接插件的可靠性需要改进,而且需要朝小型化、高密度化以及与伺服电机本体的集成设计的方向设计,方便安装、调试、更换。三是另一个核心技术就是高精度的编码器,尤其机器人上用的多圈绝对值编码器,严重依赖进口,是制约我国高档机器人发展的很大瓶颈。编码器的小型化也是伺服电机小型化绕不过去的核心技术。四是缺失基础性研究,包括绝对值编码器技术、高端电机的产业化制造技术、生产工艺的突破、性能指标的实用性验证和考核标准的制定。五是伺服系统各部分产业协同联合不够,导致伺服电机和驱动系统整体性能难以做好。虽然国产伺服电机在市场上的比重比较低,在技术与性能上与国外品牌有较大的差距,并且产品质量与稳定性也不能同国外品牌同日而语,但近几年国产品牌伺服电机的发展也很迅速,伺服电机自主配套能力已现雏形,获得了一定的市场认可。许多国产产品技术上与日系产品接近,涌现出埃斯顿、广州数控设备、英威腾等20余家较大规模的伺服电机品牌。从我国伺服电机专利技术总体申请量变化趋势也显示出国内企业近几年取得的成绩。2010年我国伺服电机行业相关专利申请数量仅2697项,而2016年我国伺服电机行业相关专利申请数量达14058项,年复合增长率高达31.68%。2010-2016年伺服电机行业相关专利申请数量变化图(单位:项)中国机器人产业处于大的变革时代,需要快速创新整合,机器人作为一种高新技术,是推动产业发展的重要支持手段。而要大力发展机器人产业,作为机器人核心零部件之一的伺服电机自然成了许多企业竞相布局的热门领域。
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