現(xiàn)代工業(yè)設備應用中在應用場合隨著伺服電機技術的發(fā)展,從高扭矩密度乃至于高功率密度,使轉(zhuǎn)速的提升高過3000rpm,由于轉(zhuǎn)速的提升,使得伺服電機的功率密度大幅提升。這意味著伺服電機是否需要搭配減速機,其決定因素主要是從應用的需求上及成本的考慮來審視。以下應用場合搭配伺服行星減速機。
1、重負何:對負載做移動并要求精密定位時便有此需要。一般像是航空、衛(wèi)星、醫(yī)療、軍事科技、晶圓設備、機器人等自動化設備。他們的共同特征在于將負載移動所需的扭矩往往遠超過伺服電機本身的扭矩容量。而透過減速機來做伺服電機輸出扭矩的提升,便可有效解決這個問題。
2、提升扭矩:輸出扭矩提升的方式,可能采用直接增大伺服電機的輸出扭矩方式,但這種方式不但使用昂貴大功率的伺服電機,電機還要有更強壯的結(jié)構,扭矩的增大正比于控制電流的增大,此時采用比較大的驅(qū)動器,功率電子組件和相關機電設備規(guī)格的增大,又會使控制系統(tǒng)的成本大幅增加。
3、提高使用性能:據(jù)了解,負載慣量的不當匹配,是伺服控制不穩(wěn)定的大原因之一。對于大的負載慣量,可以利用減速比的平方反比來調(diào)配佳的等效負載慣量,以獲得佳的控制響應。所以從這個角度來看,行星減速機為伺服應用的控制響應的佳匹配。
4、降低設備成本: 從成本觀點,假設0.4KW的AC伺服電機搭配驅(qū)動器,需耗費一單位設備成本,以5KW的AC伺服電機搭配伺服驅(qū)動器耗費15單位成本,但是若采用0.4KW伺服電機與驅(qū)動器,搭配一組減速機就能夠達到前述耗費15個單位成本才能完成的事,在操作成本上節(jié)省50%以上。
因此使用者依其加工需求不同,決定選用的行星齒輪減速機產(chǎn)品。一般而言,在機臺運轉(zhuǎn)上有低速、高扭矩、高功率密度場合需求,絕大部分采用行星齒輪減速機。
伺服電機的特點
1、 精度:實現(xiàn)了位置,速度和力矩的閉環(huán)控制;克服了步進電機失步的問題;
2、轉(zhuǎn)速:高速性能好,一般額定轉(zhuǎn)速能達到2000~3000轉(zhuǎn);
3、適應性:抗過載能力強,能承受三倍于額定轉(zhuǎn)矩的負載,對有瞬間負載波動和要求快速起動的場合特別適用;
4、穩(wěn)定:低速運行平穩(wěn),低速運行時不會產(chǎn)生類似于步進電機的步進運行現(xiàn)象。適用于有高速響應要求的場合;
5、及時性:電機加減速的動態(tài)相應時間短,一般在幾十毫秒之內(nèi);
6、舒適性:發(fā)熱和噪音明顯降低
伺服電機的應用領域就太多了。只要是要有動力源的,而且對精度有要求的一般都可能涉及到伺服電機。如:機床、印刷設備、包裝設備、紡織設備、激光加工設備、機器人、自動化生產(chǎn)線等對工藝精度、加工效率和工作可靠性等要求相對較高的設備電機
伺服電機選型
和步進電機的性能比較,步進電機作為一種開環(huán)控制的系統(tǒng),和現(xiàn)代數(shù)字控制技術有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中,步進電機的應用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn),交流伺服電機也越來越多地應用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應數(shù)字控制的發(fā)展趨勢,運動控制系統(tǒng)中大多采用步進電機或全數(shù)字式交流伺服電機作為執(zhí)行電動機。雖然兩者在控制方式上相似(脈沖串和方向信號),但在使用性能和應用場合上存在著較大的差異?,F(xiàn)就二者的使用性能作一比較!
一、控制精度不同 兩相混合式步進電機步距角一般為 1.8°、0.9°,五相混合式步進電機步距角一般為0.72 °、0.36°。也有一些的步進電機通過細分后步距角更小。
伺服電機的電壓與轉(zhuǎn)速關系
伺服電機的電壓:
1)不管是直流伺服還是交流伺服電機;
2)高速時,轉(zhuǎn)速和電壓成正比;
3)在低速時,電壓要低于速度的下降;
4)速度為零時,電壓不為零;
5)簡單說,電壓隨速度變化;
6)電壓=反電勢+電樞電壓降
伺服電機系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了由液壓到電氣的過程,電氣伺服系統(tǒng)根據(jù)所驅(qū)動電機類型分為直流(DC)伺服系統(tǒng)和交流(AC)伺服系統(tǒng)。交流伺服系統(tǒng)按其采用的驅(qū)動電機類型又可分為永磁同步(SM型)電機交流伺服系統(tǒng)和感應式異步(IM型)電機交流伺服系統(tǒng)。
由于直流伺服電機存在機械結(jié)構復雜,維修工作量大包括電刷、換向器等則成為直流伺服驅(qū)動技術發(fā)展的瓶頸。隨著微處理技術、大功率電力電子技術的成熟和電機永磁材料的發(fā)展和成本降低,交流伺服系統(tǒng)得到長足發(fā)展并將逐步取代直流伺服系統(tǒng)。
交流伺服電機作為控制電機類精密部件,其市場需求將穩(wěn)步增長,近5年內(nèi)其應用前景將十分看好。
型伺服電機的市場需求不可忽視
針對客戶具體單一應用,由于其特殊的技術和成本指標,通用伺服產(chǎn)品(包括進口產(chǎn)品)很難達到要求,這就需要量身定制,在原有伺服電機驅(qū)動器中嵌入用戶特定的運動控制功能,可大大降低產(chǎn)品成本。這些典型行業(yè)客戶的數(shù)字伺服產(chǎn)品在紡織設備、印刷設備、電梯設備、機器人等行業(yè)已有成熟的應用。
智能型伺服電機將得到廣泛應用
在通用伺服驅(qū)動器的基礎上,附加一些PLC和運動控制功能,加上本身具備的網(wǎng)絡通信功能,形成一個立的單軸運動控制器,立完成一定的運動控制功能,如:點到點定位等,可廣泛用于自動化生產(chǎn)線等應用領域。
近幾年,華中數(shù)控、數(shù)控、航天數(shù)控、中盛科技等的伺服驅(qū)動器及電機產(chǎn)品已相繼進入產(chǎn)業(yè)化階段,但還主要是集中在數(shù)控機床行業(yè),功率規(guī)格在400W以上,沒有針對整個自動化控制行業(yè)形成全系列規(guī)格標準產(chǎn)品。由于中國為制造業(yè)大國,除數(shù)控機床行業(yè)外,其他行業(yè)對各種規(guī)格伺服電機需求量逐年增長,為此,國外伺服電機生產(chǎn)廠商陸續(xù)計劃或已經(jīng)在國內(nèi)設置資工廠,利用本地和廉價勞動力,批量生產(chǎn)各種規(guī)格的通用型伺服電機產(chǎn)品。
國內(nèi)伺服電機的設計生產(chǎn)技術已趨于完善,目前主要是朝標準化,系列化,規(guī)模化方向發(fā)展,只有一定規(guī)模才能有高可靠性和價格低廉而富有競爭力的產(chǎn)品。但國內(nèi)伺服電機的全數(shù)字驅(qū)動器技術還比較落后,主要局限于欠缺實用的電機數(shù)字控制算法和高可靠的功率模塊,這樣大大限制了國產(chǎn)伺服電機的推廣。
采用無刷伺服電機,該電機引進德國技術,特創(chuàng)新的結(jié)構設計,低速牽引力大、穩(wěn)定性高,定位。
伺服電機產(chǎn)品特點:
高轉(zhuǎn)速/慣量比,高達25000Nm/kgm2;
動態(tài)響應快,時間常數(shù)小于20ms;
調(diào)速范圍廣,反饋達1000:1;
穩(wěn)速精度達0.5%;
過載能力大2Mn/30s,35Mn/10s;
體積小,重量輕,僅為交流電機的1/3;
靜音式,低噪音僅為45dB(A);
IP65的防護等級,采用F級絕緣結(jié)構。
工作環(huán)境:
(工業(yè)級)
1.海拔不超過1000m。
2.環(huán)境空氣濕度隨季節(jié)而變化,但不超過+40°C。
3.濕月,月平均高相對溫度為90%;同時該月,月平均低溫度不25°C。
(級)
1.海拔不超過5500m。
2.環(huán)境空氣濕度:工作(-40°C——+55°C)貯存(-55°C——+70°C)。
3.相對濕度:(95±3)%。
4年