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直流无刷电机伺服控制(直流无刷伺服电机的特点)

来源:www.haichao.net  时间:2023-01-25 03:42   点击:269  编辑:admin   手机版

1. 直流无刷伺服电机的特点

电磁式直流伺服电机的工作原理和他励式直流电动机同,因此电磁式直流伺服电动机有两种控制转速方式:电枢控制和磁场控制。对永磁式直流伺服电动机来说,当然只有电枢控制调速一种方式。由于磁场控制调速方式的性能不如电枢控制调速方式,故直流伺服电动机一般都采用电枢控制调速。直流伺服电动机转轴的转向随控制电压的极性改变而改变。

  直流伺服电动机的机械特性与他励直流电动机相似,即n=n0-αT。当励磁不变时,对不同电压Ua有一组下降的平行直线。

  直流伺服电动机适用于功率稍大(1—600W)的自动控制系统中。与交流伺服电动机相比,它的调速线性好,体积小,质量轻,启动转矩大,输出功率大。但它的结构复杂,特别是低速稳定性差,有火花会引起无线电干扰。近年来,发展了低惯量的无槽电枢电动机、空心杯形电枢电动机、印制绕组电枢电动机和无刷直流伺服电动机,来提高快速响应能力,适应自动控制系统的发展需要,如电视摄象机、录音机、X—Y函数记录

2. 直流无刷伺服电机的工作原理

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。 伺服电机可使控制速度,位置精度非常准确,可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制,并能快速反应,在自动控制系统中,用作执行元件,且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性,可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。 中文名 伺服电机 外文名 Servo motor 类型 设备 使用场合 自动控制系统 工作原理

1、伺服系统(servo mechanism)是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任意变化的自动控制系统。伺服主要靠脉冲来定位,基本上可以这样理解,伺服电机接收到1个脉冲,就会旋转1个脉冲对应的角度,从而实现位移,因为,伺服电机本身具备发出脉冲的功能,所以伺服电机每旋转一个角度,都会发出对应数量的脉冲,这样,和伺服电机接受的脉冲形成了呼应,或者叫闭环,如此一来,系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机,同时又收了多少脉冲回来,这样,就能够很精确的控制电机的转动,从而实现精确的定位,可以达到0.001mm。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,但维护不方便(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。

2、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。

3、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)。 交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上的区别: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。 发展历史 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,分别称为直流伺服系统、三相永磁交流伺服系统。

3. 直流无刷伺服电机的特点包括

当然直流无刷电机好

直流电机功耗低,扭矩大,运行平稳。

而交流电机工作电压高,功耗相对较高。控制电路设计不精准。目前市场上都是无刷直流伺服电机。把控制电机可以和霍尔开关同步匹配。而交流链接只能使用对应的检测到位传感器来达到运行到位的目的

4. 无刷直流电机与伺服电机的区别

一般无刷直流电机设计的时候,气隙磁场是方波的(梯形波)而且平顶的部分越平越好,因此在极对数选择上一般选取整数槽集中绕组例如4极12槽,并且磁钢一般是同心的扇形环,径向冲磁. 并且一般装Hall传感器来检测位置和速度,驱动方式一般是六步方波驱动,用于位置要求不是很高的场合;而永磁同步是正弦波气隙, 越正弦越好,因此极对数上选择分数槽绕组,如4极15槽,10极12槽等,磁钢一般是面包形,平行充磁, 传感器一般配置增量型编码器,旋转变压器,绝对编码器等.驱动i方式一般采用正弦波驱动,如FOC算法等.用于伺服场合.你可以从内部结构, 传感器, 驱动器,以及应用场合判别.这种电机也可以互换使用,不过会使性能下降.对于大多数气隙波形介于两者之间永磁电机,主要看驱动方式.永磁无刷直流电机转速是可以变的。永磁同步电机需要用专用驱动器才能变速,如三晶S3000B伺服驱动器。

5. 有刷直流伺服电机

直流有刷伺服电机和无刷伺服电机的区别是是否配置有常用的电刷-换向器。有刷直流伺服电机的换向是通过石墨电刷与安装在转子上的环形换向器相接触来实现的。

而直流无刷伺服电机则通过霍尔传感器(霍尔传感器是一种电子元件的总成)把转子位置反馈回控制电路,使其能够获知电机相位换向的准确时间。

大多数无刷电机生产商生产的电机都具有三个霍尔效应定位传感器。由于无刷电机没有电刷,故也没有相关接口,因此更干净,噪声更小,事实上无需维护,寿命更长。

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