Ordet servo kommer fra det græske ord for slave. "Servomotor" kan forstås som en motor, der absolut adlyder styresignalets kommando: før styresignalet sendes, er rotoren stationær; Når styresignalet sendes, roterer rotoren med det samme; Når styresignalet forsvinder, kan rotoren stoppe med det samme.
Servomotor er en mikromotor, der bruges som aktuator i automatisk styreenhed, hvis funktion er at konvertere elektriske signaler til vinkelforskydning eller vinkelhastighed af den roterende aksel. Servomotoren, også kendt som den udøvende motor, bruges som det udøvende element i det automatiske styresystem til at konvertere det elektriske signal, der modtages, til vinkelforskydningen eller vinkelhastighedsudgangen på motorakslen.
Klassificering af servomotorer
Servomotor er opdelt i AC servo og DC servo to kategorier.
Den grundlæggende struktur af AC servomotor ligner den for AC induktionsmotor (asynkron motor). To spændende viklinger Wf og styreviklinger WcoWf med 90 graders faserumsforskydning på statoren er forbundet med konstant vekselspænding. Formålet med at styre motordrift opnås ved at bruge ændringen af AC-spænding eller fase påført Wc. Ac servomotor har karakteristika for stabil drift, god kontrollerbarhed, hurtig respons, høj følsomhed og strengt ikke-linearitetsindeks for mekaniske egenskaber og justeringsegenskaber (henholdsvis mindre end 10 procent ~ 15 procent og mindre end 15 procent ~ 25 procent).
Fordele og ulemper ved DC servomotor
Fordele: præcis hastighedskontrol, drejningsmomenthastighedskarakteristika er meget hårde, simpelt kontrolprincip, let at bruge, billig pris.
Ulemper: børstevending, hastighedsbegrænsning, ekstra modstand, slidpartikler (ikke egnet til støvfrit eksplosivt miljø).
Den grundlæggende struktur af DC servomotor ligner den for almindelig DC-motor. Motorhastighed n=E/K1j=(Ua-iara)/K1j, hvor E er anker tilbage elektromotorisk kraft, K er konstant, j er magnetisk flux pr. pol, Ua og Ia er ankerspænding og ankerstrøm, Ra er ankermodstand, ændring Ua eller ændring φ, kan styre hastigheden af DC servomotor, men generelt bruge metoden til at kontrollere ankerspænding. I permanent magnet DC servomotor er feltviklingen erstattet af permanent magnet, og den magnetiske flux φ er konstant. Dc servomotor har gode lineære reguleringsegenskaber og hurtig tidsrespons.
Fordele og ulemper ved AC servomotor
Fordele: Gode hastighedskontrolegenskaber, jævn kontrol kan opnås i hele hastighedszonen, næsten ingen svingninger, mere end 90 procent høj effektivitet, mindre varme, højhastighedskontrol, høj præcision positionskontrol (afhængigt af encoderens nøjagtighed), nominel drift område, kan opnå konstant drejningsmoment, lav inerti, lav støj, ingen børsteslid, fri for vedligeholdelse (velegnet til støvfrit, eksplosivt miljø).
Ulemper: Styringen er mere kompleks, og driverparametrene skal justeres på stedet for at bestemme PID-parametrene, hvilket kræver flere ledninger.
DC servomotorer er opdelt i børsteløse og børsteløse motorer.
Børstemotor har fordelene ved lave omkostninger, enkel struktur, stort startmoment, bredt hastighedsreguleringsområde, nem kontrol, behovet for vedligeholdelse, men bekvem vedligeholdelse (kulbørste), elektromagnetisk interferens, krav til brug af miljøet, normalt brugt til omkostningsfølsomme almindelige industrielle og civile lejligheder.
Børsteløs motor lille volumen, let vægt, stor udgangsrespons, høj hastighed, lille inerti, momentstabil rotation jævn, kompleks kontrol, intelligent, elektronisk kommuteringstilstand fleksibel, firkantbølge- eller sinusbølgekommutering, vedligeholdelsesfri motor, høj effektivitet og energibesparelse, elektromagnetisk stråling, lav temperaturstigning lang levetid, velegnet til alle former for miljø.
Ac servomotor er også børsteløs motor, opdelt i synkron og asynkron motor, synkronmotor bruges generelt i bevægelseskontrol på nuværende tidspunkt, dens effektområde er stort, effekten kan være meget stor, stor inerti, den højeste hastighed er lav, hastigheden falder jævnt med stigningen i kraften, velegnet til lav hastighed og jævn drift
Rotoren inde i servomotoren er en permanent magnet, og driveren styrer U/V/W trefaset elektricitet for at danne et elektromagnetisk felt. Rotoren roterer under påvirkning af dette magnetiske felt. Samtidig sender motorens koder feedbacksignaler til føreren og sammenligner feedbackværdien med målværdien for at justere rotorens rotationsvinkel.
Q
Hvad er ydelsesforskellen mellem AC servomotor og børsteløs DC servomotor?
A
AC servomotorens ydeevne er bedre, fordi AC servo er sinusformet kontrol, drejningsmomentet er lille; Og børsteløs DC-servo er trapezformet bølgekontrol. Men børsteløs DC servostyring er enklere og billigere.
Den hurtige udvikling af permanent magnet AC servodrivteknologi gør, at DC servosystemet står over for krisen med at blive elimineret [/p][p= 30,2, venstre] Siden 1980'erne, med udviklingen af integreret kredsløb, kraftelektronik teknologi og AC drevteknologi med variabel hastighed, permanent magnet AC servodrevteknologi har gjort enestående udvikling. Berømte elektriske producenter har introduceret nye AC servomotorer og servodrevserier. Ac servosystem er blevet hovedudviklingsretningen for moderne højtydende servosystem, hvilket får DC-servosystemet til at stå over for krisen med at blive elimineret.
Sammenlignet med DC servomotor har permanent magnet AC servomotor følgende fordele:
(1) Ingen børste og kommutator, mere pålidelig drift, vedligeholdelsesfri.
(2) Opvarmningen af statorviklingen er stærkt reduceret.
(3) Inertien er lille, og systemet har god hurtig respons.
(4) Arbejdstilstand med høj hastighed og stort drejningsmoment er god.
(5) Lille volumen og let vægt under samme effekt.
Servomotorprincip
Statorstrukturen for AC-servomotoren ligner grundlæggende den for kondensator splitfase asynkronmotor. Statoren er udstyret med to viklinger med en positionsforskel på 90 grader, den ene er magnetiseringsviklingen Rf, som altid er forbundet til AC-spændingen Uf; Den anden er styreviklingen L, forbundet til styresignalspændingen Uc. Så AC servomotor kaldes også for to servomotorer.
Rotoren på AC-servomotoren er normalt lavet af egernburtype, men for at få servomotoren til at have et bredt hastighedsområde, lineære mekaniske egenskaber, intet "rotations"-fænomen og hurtig responsydelse sammenlignet med almindelig motor, bør den have stor rotormodstand og lille inertimoment af disse to karakteristika. På nuværende tidspunkt er der to typer rotorstrukturer, der er meget udbredt: den ene er egernburrotoren med højresistivitetssværd lavet af ledende materiale med høj modstand. For at reducere rotorens inertimoment er rotoren gjort slank; Den anden er lavet af aluminiumslegering med hul koprotor, kopvæggen er kun 0.2-0.3 mm, hul koprotor har et lille inertimoment, hurtig reaktion og jævn drift, så det er bredt Brugt.
Når AC-servomotoren ikke har nogen styrespænding, har statoren kun et pulserende magnetfelt genereret af excitationsviklingen, og rotoren er stationær. Når der er en styrespænding, vil statoren generere et roterende magnetfelt, rotoren langs retningen af det roterende magnetfelts rotation, i tilfælde af konstant belastning, motorhastigheden med størrelsen af styrespændingen ændres, når fasen af styrespændingen er modsat, vil servomotoren vende.
Selvom arbejdsprincippet for AC-servomotorer ligner det for kondensator, der kører en-faset asynkronmotor, er rotormodstanden for førstnævnte meget større end sidstnævntes. Derfor, sammenlignet med kondensatoren, der kører asynkronmotor, har servomotoren to væsentlige egenskaber:
1. Stort startmoment: fordi rotormodstanden er stor, er momentegenskaberne (mekaniske egenskaber) tættere på lineær, og den har et stort startmoment. Derfor, når statoren har en styrespænding, roterer rotoren med det samme, det vil sige, at den har karakteristika for hurtig start og høj følsomhed.
2. Bredt betjeningsområde: jævn drift, lav støj. [/p][p=30, 2, venstre]3, intet rotationsfænomen: servomotoren i drift, så længe styrespændingen er tabt, stopper motoren med det samme.
Præcisionsdrevet mikro specialmotor
"Precision drive micro special motor" kan hurtigt og korrekt udføre hyppigt skiftende instruktioner i systemet, drive servomekanismen for at fuldføre det forventede arbejde med instruktionerne, hvoraf de fleste kan opfylde følgende krav:
1. Kan ofte starte, stoppe, bremse, baglæns og lav hastighed, og høj mekanisk styrke, høj varmebestandighed, høj isoleringsgrad.
2. God hurtig reaktionsevne, stort drejningsmoment, lille inertimoment, lille tidskonstant.
3. Med drev og controller (såsom servomotor, stepmotor), god kontrolydelse.
4. Høj pålidelighed og præcision.
Kategorierne af præcisionsdrevet mikromotor og deres struktur og ydeevne sammenlignes som følger:
AC servomotor
(1) Tofaset vekselstrømsservomotor af burtype (slank burrotor, tilnærmelsesvis lineære mekaniske egenskaber, lille volumen og excitationsstrøm, laveffektsservo, lavhastighedsdrift er ikke jævn).
(2) Ikke-magnetisk koprotor to-faset AC servomotor (hul kop rotor, tilnærmelsesvis lineære mekaniske egenskaber, stor volumen og excitationsstrøm, laveffekt servo, jævn kørsel ved lav hastighed).
(3) Ferromagnetisk kop-rotor tofaset AC servomotor (ferromagnetisk kop-rotor med tilnærmelsesvis lineære mekaniske karakteristika, stort rotorinertimoment, lille tandrilleeffekt og stabil drift).
(4) synkron permanent magnet AC servomotor (bestående af permanent magnet synkronmotor, hastighedsmåler og positionsdetektionselement koaksial enhed, stator er 3-faset eller 2-faset, magnetisk materialerotor, skal være udstyret med en driver; Bredt hastighedsområde, mekaniske egenskaber ved konstant drejningsmomentzone og konstant effektzone, kontinuerlig tilslutning, hurtig tilsvarende ydeevne er god, stor udgangseffekt, lille drejningsmomentudsving; Firkantbølgedrev og sinusbølgedrev to veje, god kontrolydelse, til elektromekaniske integrationsprodukter).
(5) asynkron trefaset AC-servomotor (rotor og cage asynkronmotor lignende, skal være udstyret med en driver, vektorkontrol, udvide konstant effekthastighedskontrolområde, mest brugt til værktøjsmaskiners spindelhastighedskontrolsystem).
DC servomotor
(1) Trykt vikling DC-servomotor (skiveformet rotor, skiveformet stator aksialt bundet cylindrisk magnetisk stål, lille rotorinertimoment, ingen spalteeffekt, ingen mætningseffekt, stort udgangsmoment).
(2) trådviklet DC servomotor (skiveformet rotor og stator er aksialt bundet med cylindrisk magnetisk stål, rotorinertimomentet er lille, kontrolydelsen er bedre end andre DC servomotorer, høj effektivitet, stort udgangsmoment).
(3) kop-type anker permanent magnet DC motor (hul kop rotor, lille rotor inerti, egnet til inkrementel bevægelse servo system).
(4) børsteløs DC-servomotor (statoren er polyfasevikling, rotoren er permanent magnet, rotorpositionssensor, ingen gnistinterferens, lang levetid, lav støj).
Moment motor
(1) DC-drejningsmomentmotor (flad struktur, antal poler, antal slidser, antal vendeplader, antal serieledere; Stort udgangsmoment, kontinuerlig drift ved lav hastighed eller blokeret rotation, gode mekaniske og regulatoriske egenskaber, lille elektromekanisk tid konstant).
(2) børsteløs DC-drejningsmomentmotor (svarende til børsteløs DC-servomotorstruktur, men flad, antallet af poler og slidser antal serieledere; Stort udgangsmoment, gode mekaniske og justeringsegenskaber, lang levetid, ingen gnist, lav støj).
(3) AC-drejningsmomentmotor af burtype (rotor af burtype, flad struktur, flere polspalter, stort startmoment, lille elektromekanisk tidskonstant, kan køre i lang tid, bløde mekaniske egenskaber).
(4) Solid rotor AC drejningsmomentmotor (ferromagnetisk materiale solid rotor, flad struktur, antallet af poler og slidser, kan blokeres i lang tid, glat drift, bløde mekaniske egenskaber).
Stepmotor
(1) Reaktionstrinmotor (statorrotoren er lavet af siliciumstålplade, rotorkerne har ingen vikling, stator har kontrolvikling; Lille trinsvinkel, høj start- og kørefrekvens, lav trinsvinkelnøjagtighed, intet selvlåsende drejningsmoment).
(2) permanent magnet stepmotor (permanent magnetrotor, radial magnetiseringspolaritet; Trinvinklen er stor, start- og kørefrekvensen er lav, momentet opretholdes, strømforbruget er mindre end reaktionsformlen, men den positive og negative pulsstrøm skal tilføres.
(3) hybrid stepmotor (permanent magnetrotor, aksial magnetiseringspolaritet; Høj præcision af trinvinkel, holde drejningsmoment, lille indgangsstrøm, både reaktionstype og permanentmagnettype fordele).
Switchet reluktansmotor (fast rotor er lavet af siliciumstålplade, konveks poltype, og polnummer tæt på trinafstanden reaktion stepmotorstrukturen er ens, med rotorpositionssensor, drejningsmomentretningen er uafhængig af strømretningen, hastighedsområdet er lille, høj støj, mekaniske egenskaber ved konstant drejningsmomentområde, konstant effektområde, seriekarakteristisk område af tre dele).
Lineær motor (enkel struktur, styreskinne kan bruges som en sekundær leder, velegnet til lineær frem- og tilbagegående bevægelse; Højhastigheds servoydelse, høj effektfaktor og effektivitet, konstant hastighedsydelse er fremragende).