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,各国电气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:
自从德国MANNESMANN的Rexroth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的永磁交流伺服系统。
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(转速为1000r/min,力矩为0.25~2.8N.m),R系列适用于机器人(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,两相步进电机满足了工作机械、搬运机构、两相步进电机焊接机械人、装配机器人、电子部件、加工机械、印刷机、高速卷绕机、绕线机等的不同需要。
以生产机床数控装置而的日本法奴克(Fanuc),在20世纪80年代中 期也推出了S系列(13个规格)和L系列(5个规格)的永磁交流伺服电动机。L系列有较小的转动惯量和机械时间常数,适用于要求特别快速响应的位置伺服系统。
日本其他商,例如:三菱电动机(HC-KFS、HC-MFS、HC-SFS、HC-RFS和HC-UFS系列)、东芝精机(SM系列)、大隈铁工所(BL系列)、三洋电气(BL系列)、立石电机(S系列)等众多商也进入了永磁交流伺服系统的竞争行列。
德国西门子(Siemens)的IFT5系列三相永磁交流伺服电动机分为标准型和短型两大类,共8个机座号98种规格。据称该系列交流伺服电动机与相同输出力矩的直流伺服电动机IHU系列相比,重量只有后者的1/2,配套的晶体管脉宽调制驱动器6SC61系列,多的可供6个轴的电动机控制。
德国宝石(BOSCH)生产铁氧体永磁的SD系列(17个规格)和稀土永磁的SE系列(8个规格)交流伺服电动机和Servodyn SM系列的驱动控制器。
美国的伺服装置生产Gettys曾一度作为Gould 电子一个分部(Motion Control Division),生产M600系列的交流伺服电动机和A600 系列的伺服驱动器。后合并到AEG,恢复了Gettys名称,推出A700全数字化的交流伺服系统。
美国A-B(ALLEN-BRADLEY)驱动分部生产1326型铁氧体永磁交流伺服电动机和1391型交流PWM伺服控制器。电动机包括3个机座号共30个规格。
I.D.(Industrial Drives)是美国的科尔摩根(Kollmorgen)的工业驱动分部,曾生产BR-210、BR-310、BR-510 三个系列共41个规格的无刷伺服电动机和BDS3型伺服驱动器。自1989年起推出了全新系列设计的掺鹣盗袛(Goldline)永磁交流伺服电动机,两相步进电机包括B(小惯量)、M(中惯量)和EB(防爆型)三大类,有10、20、40、60、80五种机座号,每大类有42个规格,全部采用钕铁硼永磁材料,力矩范围为0.84~111.2N.m,功率范围为0.54~15.7kW。配套的驱动器有BDS4(模拟型)、BDS5(数字型、含位置控制)和Smart Drive(数字型)三个系列, 连续电流55A。Goldline系列代表了当代永磁交流伺服技术水平。
爱尔兰的Inland原为Kollmorgen在国外的一个分部,现合并到AEG,以生产直流伺服电动机、直流力矩电动机和伺服放大器而闻名。生产BHT1100、2200、3300三种机座号共17种规格的SmCo永磁交流伺服电动机和八种控制器。
法国Alsthom集团在巴黎的Parvex工生产LC系列(长型)和GC系列(短型)交流伺服电动机共14个规格,并生产AXODYN系列驱动器。
原苏联为数控机床和机器人伺服控制开发了两个系列的交流伺服电动机。其中ДBy系列采用铁氧体永磁,有两个机座号,每个机座号有3种铁心长度,各有两种绕组数据,共12个规格,连续力矩范围为7~35N.m。2ДBy系列采用稀土永磁,6个机座号17个规格,力矩范围为0.1~170N.m,配套的是3ДБ型控制器。
近年日本松下推出的全数字型MINAS系列交流伺服系统,其中永磁交流伺服电动机有MSMA系列小惯量型,功率从0.03~5kW,共18种规格;中惯量型有MDMA、MGMA、MFMA三个系列,功率从0.75~4.5kW,共23种规格,MHMA系列大惯量电动机的功率范围从0.5~5kW,有7种规格。
韩国三星近年开发的全数字永磁交流伺服电动机及驱动系统,其中FAGA交流伺服电动机系列有CSM、CSMG、CSMZ、CSMD、CSMF、CSMS、CSMH、CSMN、CSMX多种型号,功率从15W~5kW。
现在常采用额定功率(Powerrate)这一综合指标作为伺服电动机的品质因数,衡量对比各种交直流伺服电动机和步进电动机的动态响应性能。功率变化率表示电动机连续(额定)力矩和转子转动惯量之比。
按功率变化率进行计算分析可知,永磁交流伺服电动机技术指标以美国I.D 的Goldline系列为,德国Siemens的IFT5系列次之。
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)。两相电机和四相电机有何不同?真正的两相步进电机在定子上只有2个绕组,有4相出线”。在驱动器中,只要对两相绕组电流通断和电流方向进行控制就可以了。而4相步进电机在定子上有四个绕组,有8根出线 .不过在驱动器中需要刘4个绕组进行控制, 电路的复杂性和成本都明显增加。所以一般 都选择两相电机配两相驱动器.如果需要更小的步距角,可以采用细分驱动器。不过细心的用户会发现,四通电机生产的电机称为两相,实际有两相4线的,也有四相日线的;驱动器中有两相的却没有四相的。这是因为,四相绕组两两并联或串联后就成为两相绕组,这样四相电机就变成两相电机了,而串联和并联会带来电机.的绕组电阻和电感的成倍变化.从而带来电机运行性能的明显变化。一般来说,并联使用时,电机有较好的加速性能.高速力矩保持得好,但是电机需要输入2倍‘额定电流的电流.发热较大.对驱动器输出能力的要求相应提高;而在串联使用时,电机有较好的低速稳定性,噪声和发热较小,对驱动器要求不高 但是高速力矩损失较大。四通提供的驱动器全部呈两相的,所以电机也必须改接咸两相使用。这就是为什么 往往要问客户电机,希望接成串联的还是并联的。过去 的8线电机标成四相,但是经常造成客户误会.认为四相电机.和两相驱动器不匹配为了减少类似麻烦,后来将电机均标成两相的了。所以, 有晌简单回答这个问题 两相电机.和四相电机实质上是一回事。两相和五相的混合式步进电机的应用场合有何一般来说.两相电机,步距角大.高速特性好,但是存在低速振动区。而五相电机步距角小,低速运行平稳,所以,在刘电机的运转精度要求较高,且主要在中低速段(一般低于日oor/min) 的场合应选用五相电机.;反之,若追求电机的高速性能,刘精度及平稳性无太多要求的场合应选用成本较低的两相电机。另外.五相电机的力矩通常在2nm以上,对小力矩的应用,一般采用两相电机,的方式解决。如何控制步进电机的转动方向?当您的控制韶(上位机)发出的是双脉冲[即正负脉冲)或脉冲信号的幅值不匹配时,需要用 的信号模块转换为5v单脉冲(脉:中加方向)。
信号模块的拨码开关应拨到·双脉:中·位置。当发正脉;中的,电机正转; 当发负脉冲的,电机反转。正负脉冲不可同时给,具体时序可参照信号模块说明书。
信号模块的拨码开关应拨到单脉冲”位置。当有脉冲输出时电机转动。改变方向信号的高低电平可改变电机转动方向。具体时序可参照信号模块说明书。伺服电机和步进电机相比,有何优势?和步进电机相比,伺服电机.有
(3)抗过载能力强,能承受三倍于额定转矩的负载,对有瞬间负载波动和要求快速起动的场合特别适用。
(4)低速运行平稳.低速运行时不会产生类似于步进电机的步进运行现象。适用于有高速响应要求的
(6)发热和噪声明显降低。如果对动态响应要求比较高,建议选择电机的转动惯量为负载转动惯量的2倍,否则只要负载的转动惯量小于电机的转动惯量即可。
以上信息由无锡惠斯通电机科技有限公司整理编辑,了解更多步进电机,两相步进电机,混合式步进电机信息请访问http://www.huistong.com