solidworks伺服電機的選型及故障處理

2021-01-09 solidworks機械學習

一、伺服電機原理

伺服電機(servomotor)是指在伺服系統中控制機械元件運轉的發動機。伺服電機可以控制速度,位置精度非常準確,可以將電壓信號轉化為轉矩和轉速以驅動控制對象。伺服電機轉子轉速受輸入信號控制,並能快速反應,在自動控制系統中,用作執行元件,可把所收到的電信號轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。

「伺服」一詞源於希臘語「奴隸」的意思,「伺服電機」可以理解為絕對服從控制信號指揮的電機:在控制信號發出之前,轉子靜止不動,當控制信號發出時,轉子立即轉動;當控制信號消失時,轉子能即時停轉。因此伺服電機指的是隨時跟隨命令進行動作的一種電機,是以其工作性質命名的。

伺服主要靠脈衝來定位,伺服電機接收到一個脈衝就會旋轉一個脈衝對應的角度,從而實現位移。伺服本身帶有編碼器,具備發出脈衝的功能,所以伺服電機每旋轉一個角度,就會發出對應數量的脈衝。等於是把電機旋轉的詳細信息反饋回去,形成閉環。這樣的話,系統就會知道發了多少脈衝給電機,同時又收了多少脈衝回來,這樣就能很精準的控制電機的轉動,實現非常精準的定位。

一、伺服電機分類

1、直流伺服

結構簡單控制容易。但從實際運行考慮,直流伺服電動機引入了機械換向裝置,成本高,故障多,維護困難,經常因碳刷產生的火花影響生產,會產生電磁幹擾。而且碳刷需要維護更換。機械換向器的換向能力,也限制了電動機的容量和速度。

交流伺服

分為永磁同步伺服電機和異步伺服電機。目前運動控制基本都用同步電機。

永磁同步伺服電機內部的轉子是永磁鐵,驅動器控制的U/V/W三相電形成電磁場,轉子在此磁場的作用下轉動,同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅動器,驅動器根據反饋值與目標值進行比較,調整轉子轉動的角度。伺服電機的精度決定於編碼器的精度(線數)。特點如下:

1、控制速度非常快,從啟動到額定轉速只需幾毫秒;而相同情況下異步電機卻需要幾秒鐘。

2、啟動扭矩大,可以帶動大慣量的物體進行運動。 l

3、功率密度大,相同功率範圍下相比異步電機可以把體積做得更小、重量做得更輕。

4、運行效率高。 l

5、可支持低速長時間運行。 l

6、斷電無自轉現象,可快速控制停止動作。

7、控制和響應性能比異步伺服電機高很多。

三、伺服電機選型

1、電機轉矩

電機轉矩,簡單的說,就是轉動的力量的大小。也就是電機可以發出多大的力,轉矩是一種力矩,力矩在物理中的定義是:

力矩= 力 ×力臂

這裡的力臂就可以看成電機所帶動的物體的轉動半徑。如果電機轉矩太小,就帶不動所要帶的物體,也就是感覺電機的「勁」不夠大。

假設我們是採用滾珠絲杆使工件做平行移動:

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