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精密傳動(dòng)微型電機(jī)


“精密傳動(dòng)微專(zhuān)用電機(jī)”能快速、正確地執(zhí)行系統(tǒng)中頻繁變化的指令，并驅(qū)動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)完成指令所期望的工作，大部分能滿(mǎn)足以下要求:


1.可頻繁啟停、制動(dòng)、倒車(chē)、低速運(yùn)行，機(jī)械強(qiáng)度高、耐熱性好、絕緣水平高。


2.快速反應(yīng)能力好，扭矩大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，時(shí)間常數(shù)小。


3.有驅(qū)動(dòng)器和控制器(如伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī))，控制性能好。


4.可靠性和精度高。


精密傳動(dòng)微特電機(jī)的種類(lèi)、結(jié)構(gòu)和性能比較如下:


Ac 伺服電機(jī)


(1)籠型兩相交流伺服電機(jī)(籠型轉(zhuǎn)子細(xì)長(zhǎng)，機(jī)械特性近似線(xiàn)性，體積和勵(lì)磁電流小，伺服功率小，低速運(yùn)行不夠平穩(wěn))。


(2)非磁杯轉(zhuǎn)子的兩相交流伺服電機(jī)(空心杯轉(zhuǎn)子，近似線(xiàn)性機(jī)械特性，體積和勵(lì)磁電流大，低功率伺服，低速運(yùn)行平穩(wěn))。


(3)鐵磁性杯轉(zhuǎn)子伺服電機(jī)的兩相交流電(鐵磁性杯轉(zhuǎn)子，近似線(xiàn)性機(jī)械特性，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，齒槽效應(yīng)小，運(yùn)行穩(wěn)定)。


(4)同步永磁AC 伺服電機(jī)(由永磁同步電機(jī)、轉(zhuǎn)速表和位置檢測(cè)元件組成的同軸集成單元，定子為3相或2相，磁性材料轉(zhuǎn)子必須配備驅(qū)動(dòng)器；調(diào)速范圍寬，機(jī)械特性由恒轉(zhuǎn)矩區(qū)和恒功率區(qū)組成，連續(xù)失速，快速響應(yīng)性能好，輸出功率高，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小；方波驅(qū)動(dòng)和正弦波驅(qū)動(dòng)兩種方式，控制性能好，是機(jī)電一體化產(chǎn)品)。


(5)異步三相交流伺服電機(jī)(轉(zhuǎn)子類(lèi)似籠型異步電動(dòng)機(jī)，所以必須配備驅(qū)動(dòng)器，采用矢量控制，擴(kuò)大了恒功率調(diào)速范圍，多用于機(jī)床主軸調(diào)速系統(tǒng))。


伺服電機(jī) DC


(1)印刷繞組DC 伺服電機(jī)(盤(pán)式轉(zhuǎn)子和盤(pán)式定子采用柱狀磁鋼軸向粘接，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，無(wú)齒槽效應(yīng)，無(wú)飽和效應(yīng)，輸出扭矩大)。


(2)線(xiàn)繞DC 伺服電機(jī)(盤(pán)式轉(zhuǎn)子與定子軸向結(jié)合柱狀磁鋼，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，控制性能優(yōu)于其他DC 伺服電機(jī)，效率高，輸出扭矩大)。


(3)杯形電樞永磁DC電機(jī)(空心杯形轉(zhuǎn)子具有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，適用于增量運(yùn)動(dòng)伺服系統(tǒng))。


(4)無(wú)刷DC 伺服電機(jī)(定子為多相繞組，轉(zhuǎn)子為永磁體，帶轉(zhuǎn)子位置傳感器，無(wú)火花干擾，使用壽命長(zhǎng)，噪音低)。


力矩馬達(dá)


(1) DC力矩電機(jī)(水平組織、極數(shù)、槽數(shù)、換向器數(shù)、串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)；輸出扭矩大，低速或堵轉(zhuǎn)時(shí)連續(xù)運(yùn)行，機(jī)械和調(diào)節(jié)特性好，機(jī)電時(shí)間常數(shù)小)。


(2)無(wú)刷DC力矩電機(jī)(結(jié)構(gòu)與無(wú)刷DC 伺服電機(jī)相似，但扁平，有大量極、槽和串聯(lián)導(dǎo)體；輸出扭矩大，機(jī)械和調(diào)節(jié)特性好，使用壽命長(zhǎng)，無(wú)火花，噪音低)。


(3)籠型交流力矩電機(jī)(籠型轉(zhuǎn)子，水平組織，極槽數(shù)多，起動(dòng)力矩大，機(jī)電時(shí)間常數(shù)小，長(zhǎng)期抱死轉(zhuǎn)子運(yùn)行，機(jī)械特性軟)。


(4)實(shí)心轉(zhuǎn)子交流力矩電機(jī)(由鐵磁材料制成的實(shí)心轉(zhuǎn)子，水平組織，極數(shù)和槽數(shù)多，長(zhǎng)期失速，運(yùn)行平穩(wěn)，機(jī)械特性軟)。


步進(jìn)電動(dòng)機(jī)


(1)無(wú)功步進(jìn)電機(jī)(定子和轉(zhuǎn)子均由硅鋼片制成，轉(zhuǎn)子鐵芯上無(wú)繞組，定子上有控制繞組；步距角小，啟動(dòng)和運(yùn)行頻率高，步距角精度低，無(wú)自鎖力矩)。


(2)永磁步進(jìn)電機(jī)(永磁轉(zhuǎn)子，徑向磁化極性；大步距角，低起動(dòng)和運(yùn)行頻率，保持轉(zhuǎn)矩，比無(wú)功型功耗小，但有正負(fù)脈沖電流)。


(3)混合式步進(jìn)電機(jī)(永磁轉(zhuǎn)子，軸向磁化極性；步距角精度高，保持轉(zhuǎn)矩大，輸入電流小，兼有電抗和永磁的優(yōu)點(diǎn))。


此外，還有開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)和直線(xiàn)電機(jī)。


開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī):定子和轉(zhuǎn)子由硅鋼片堆疊而成，均為凸極。大跨度無(wú)功步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)與極數(shù)相似。它有一個(gè)轉(zhuǎn)子位置傳感器。轉(zhuǎn)矩方向與電流方向無(wú)關(guān)，調(diào)速范圍小，噪音大，機(jī)械特性由恒轉(zhuǎn)矩區(qū)、恒功率區(qū)和串聯(lián)勵(lì)磁特性區(qū)三部分組成。


直線(xiàn)電機(jī):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，導(dǎo)軌等可作為次級(jí)導(dǎo)體，適用于直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)；高速伺服性能好，功率因數(shù)和效率高，恒速運(yùn)行性能優(yōu)異。


伺服電機(jī)科技名詞定義
中文名稱(chēng):伺服電機(jī)英文名稱(chēng): servo motor
定義:轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號(hào)控制，并能快速反應(yīng)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中作執(zhí)行元件，且具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線(xiàn)性度高、始動(dòng)電壓
所屬學(xué)科:航空科技(一級(jí)學(xué)科);航空機(jī)電系統(tǒng)(二級(jí)學(xué)科)本內(nèi)容蟲(chóng)全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)審定公布
百科名片
伺服電機(jī)在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī).是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。伺服電機(jī)可使控制速度,位置精度非常準(zhǔn)確。將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象
目錄
什么是伺服電機(jī)
工作原理
選型方法與步進(jìn)電機(jī)的性能比較
選型計(jì)算方法
安裝使用注意事項(xiàng)

直流有刷伺服電機(jī)特點(diǎn)
使用范圍
作用
什么是伺服電機(jī)
伺服電動(dòng)機(jī)又稱(chēng)執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類(lèi)，其主要特點(diǎn)是，當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。
工作原理
1.伺服主要靠脈沖來(lái)定位，基本上可以這樣理解，伺服電機(jī)接收到1個(gè)脈沖，就會(huì)旋轉(zhuǎn)1個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的角度，從而實(shí)現(xiàn)位移，因?yàn)椋�伺服電機(jī)本身具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，都會(huì)發(fā)出對(duì)應(yīng)數(shù)量的脈沖，這樣，和伺服電機(jī)接受的脈沖形成了呼應(yīng)，或者叫閉環(huán)，如此一來(lái)，系統(tǒng)就會(huì)知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機(jī)，同時(shí)又收了多少脈沖回來(lái)，這樣，就能夠很精確的控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)精確的定位，可以達(dá)到0.001mm。直流伺服電機(jī)分為有刷和無(wú)刷電機(jī)。有刷電機(jī)成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬，控制容易，需要維護(hù)，但維護(hù)方便（換碳刷)，產(chǎn)生電磁干擾，對(duì)環(huán)境有要求。因此它可以用于對(duì)成本敏感的普通工業(yè)和民用場(chǎng)合。
無(wú)刷電機(jī)體積小，重量輕，出力大，響應(yīng)快，速度高，慣量小，轉(zhuǎn)動(dòng)平滑，力矩穩(wěn)定。控制復(fù)雜，容易實(shí)現(xiàn)智能化，其電子換相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相。電機(jī)免維護(hù)，效率很高，運(yùn)行溫度低，電磁輻射很小，長(zhǎng)壽命，可用于各種環(huán)境。

2.交流伺服電機(jī)也是無(wú)刷電機(jī)，分為同步和異步電機(jī)，目前運(yùn)動(dòng)控制中一般都用同步電機(jī)，它的功率范圍大，可以做到很大的功率。大慣量， 轉(zhuǎn)動(dòng)速度低，且隨著功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩(wěn)運(yùn)行的應(yīng)用。

3.伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成電磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在此磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度（線(xiàn)數(shù)）。
請(qǐng)問(wèn)交流伺服電機(jī)和無(wú)刷直流伺服電機(jī)在功能上有什么區(qū)別?
答:交流伺服要好一些，因?yàn)槭钦��?br /> 波控制，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比較簡(jiǎn)單，便宜。