伺服电机讲解

1、伺服电动机定义 伺服电动机也称为伺服电动机也称为执行电动机执行电动机，在控制系统，在控制系统中用作执行元件，中用作执行元件，将输入的将输入的电压控制信号电压控制信号转换为转换为轴上输出的角位移和角速度轴上输出的角位移和角速度，以以驱动控制对象。驱动控制对象。可分为两类：可分为两类：直流伺服电动机直流伺服电动机交流伺服电动机交流伺服电动机其最大的特点：其最大的特点：有控制电压时转子立即旋转，无控制电压时转有控制电压时转子立即旋转，无控制电压时转子立即停转。转轴转向和转速是由控制电压的子立即停转。转轴转向和转速是由控制电压的方向和大小决定的。方向和大小决定的。松下交流伺服电机及驱动器松下交流伺服电

2、机及驱动器安川交流伺服电机及驱动器安川交流伺服电机及驱动器结构结构定子定子转子转子编码器编码器转转子子定子定子壳体壳体 设电机的负载阻转矩为设电机的负载阻转矩为TLTL，控，控制电压制电压0.25U0.25UC C时时, ,电机在特性点电机在特性点A A运运行，转速为行，转速为na，这时电机产生的转，这时电机产生的转矩与负载阻转矩相平衡。当控制矩与负载阻转矩相平衡。当控制电压升高到电压升高到0.5U0.5UC C时，电机产生的时，电机产生的转矩就随之增加转矩就随之增加C C，由于电机的转由于电机的转子及其负载存在着惯性，转速不子及其负载存在着惯性，转速不能瞬时改变，因此电机就要瞬时能瞬时改变，

3、因此电机就要瞬时地在特性点地在特性点C C运行，这时电机产生运行，这时电机产生的转矩大于负载阻转矩，电机就的转矩大于负载阻转矩，电机就加速，一直增加到加速，一直增加到n nb b，电机就在，电机就在B B点运行。点运行。结论：结论：改变控制电压的大小，改变控制电压的大小，就就 可以实现转速的控制可以实现转速的控制机械特性机械特性伺服电动机的机械特性伺服电动机的机械特性ABC主要功能：主要功能：（1 1）根据给定信号，输出）根据给定信号，输出与此成正比的控制电压与此成正比的控制电压U UC C；（2 2）接收编码器的速度和）接收编码器的速度和位置信号；位置信号；（3 3）I/OI/O信号接口信号

4、接口驱动器驱动器数码显示窗口数码显示窗口参数设置键参数设置键计算机计算机RS232口口I/O信号接口信号接口编码器信号接口编码器信号接口电机电源输入电机电源输入输出接线端子输出接线端子驱动器驱动器外部组成外部组成系统结构系统结构图图 2-2 2-2 交流伺服电机系统接线示意交流伺服电机系统接线示意图图连接连接AC220V I/O板板交流伺服电机驱动器交流伺服电机驱动器UVW型号型号STST系列系列交流伺服电机型号编号说明交流伺服电机型号编号说明110 ST -M 050 30 L F B Z 1 2 3 4 5 6 7 8 91：表示电机外径表示电机外径, ,单位单位:mm:mm2：表示电机是

5、正弦波驱动的永磁同步交流伺服电机表示电机是正弦波驱动的永磁同步交流伺服电机3：表示电机安装的反馈元件表示电机安装的反馈元件；M光电编码器，光电编码器，4 ：表示电机零速转矩，其值为三位数表示电机零速转矩，其值为三位数0.1，单位：，单位：Nm 5：表示电机额定转速，其值为二位数表示电机额定转速，其值为二位数100，单位：，单位：r/min 6：表示电机适配的驱动器工作电压表示电机适配的驱动器工作电压；LAC220VLAC220V， HAC380VHAC380V。7 ：表示反馈元件的规格，表示反馈元件的规格，F复合式增量光电编码器，复合式增量光电编码器， 8：表示电机类型，表示电机类型，BB基本

6、型基本型9：表示电机安装了失电制动器表示电机安装了失电制动器种类的选择种类的选择选型选型 一般自动控制应用场合应尽可能选用交流伺服电一般自动控制应用场合应尽可能选用交流伺服电机。调速和控制精度很高的场合选用直流伺服电机或机。调速和控制精度很高的场合选用直流伺服电机或其他专用的控制电机其他专用的控制电机, ,如直线电机等。如直线电机等。结构型式的选择结构型式的选择 根据工作方式和工作环境的条件选择不同的结构根据工作方式和工作环境的条件选择不同的结构型式，如频繁启停的场合选用空心杯转子结构的伺服型式，如频繁启停的场合选用空心杯转子结构的伺服电机；如速度要求较平衡的场合选用大惯量伺服电机电机；如速度

7、要求较平衡的场合选用大惯量伺服电机选型选型功率的选择功率的选择 功率选得过大不经济，功率选得过小电动机容功率选得过大不经济，功率选得过小电动机容易因过载而损坏。易因过载而损坏。1. 对于连续运行的伺服电动机，所选功率应等于或对于连续运行的伺服电动机，所选功率应等于或略大于生产机械的功率。略大于生产机械的功率。2. 对于短时工作的伺服电动机，允许在运行中有短对于短时工作的伺服电动机，允许在运行中有短暂的过载，故所选功率可等于或略小于生产机械暂的过载，故所选功率可等于或略小于生产机械的功率。的功率。Thanks for your attention!铁芯：铁芯：由内周有槽的硅钢片叠成由内周有槽的硅

8、钢片叠成定子定子铁芯铁芯线圈线圈产生旋转磁场产生旋转磁场电气原理图电气原理图控制绕组控制绕组励磁绕组励磁绕组在空间上互差在空间上互差9090电角度，有效匝数又相等的两电角度，有效匝数又相等的两个绕组称为对称两相绕组。个绕组称为对称两相绕组。励磁绕组和控制绕组励磁绕组和控制绕组励磁绕组励磁绕组控制绕组控制绕组杯形转子杯形转子内定子内定子两相绕组两相绕组90sinsinmfmctIitIi通入励磁绕组的电流通入励磁绕组的电流ifif与通入控制绕组的电流与通入控制绕组的电流icic相位上彼相位上彼此相差此相差9090幅值彼此相等，这样的两个电流称为两相对称幅值彼此相等，这样的两个电流称为两相对称电流

9、，用数学式表示为电流，用数学式表示为两相绕组两相绕组控制绕组控制绕组励磁绕组励磁绕组UC1UC2UF1UF2t1t2t4t3两相绕组两相绕组规定：规定：i0：首端流入，尾端流出：首端流入，尾端流出UC1、UF1为为首端，首端，U UC C2 2、U UF F2 2为尾端为尾端当两相对称电流通入两相对称绕组时当两相对称电流通入两相对称绕组时，在电机内就产生一个旋在电机内就产生一个旋转磁场转磁场。当电流变化一个周期时当电流变化一个周期时，旋转磁场在空间转了一圈旋转磁场在空间转了一圈。控制绕组控制绕组励磁绕组励磁绕组t1t2t4t3UC1UC2UF1UF2两相绕组两相绕组min)/(60)/(0rp

10、fsrpfn 旋转磁场的转速决定于定子绕组旋转磁场的转速决定于定子绕组极对数和电源的频率极对数和电源的频率旋转磁场转速为的一般表达式为旋转磁场转速为的一般表达式为磁场转速磁场转速其中，其中， f-f-电源的频率电源的频率 p- p-定子绕组极对数定子绕组极对数转子转子可分为两类：可分为两类：杯型转子杯型转子 在旋转磁场的作用下受到力的作用，从而随在旋转磁场的作用下受到力的作用，从而随旋转磁场而转动。旋转磁场而转动。笼型转子笼型转子铁芯槽内放铜条铁芯槽内放铜条, ,端部用短路端部用短路环形成一体环形成一体, ,或铸铝形成转子或铸铝形成转子绕组绕组。笼型转子笼型转子转子转子铁芯：铁芯：由外周有槽的

11、硅钢片叠成由外周有槽的硅钢片叠成杯型转子杯型转子薄壁圆筒形，放于内外定子之间。一般壁厚为薄壁圆筒形，放于内外定子之间。一般壁厚为0.3mm0.3mm转子转子杯型转子杯型转子编码器编码器 编码器是将编码器是将信号或数据信号或数据进行编制、转换为可用以进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储通讯、传输和存储的信号形式的设备。的信号形式的设备。编码器编码器可以可以把把角位移或直线位移角位移或直线位移转换成转换成电信号电信号码盘码盘码码尺尺按照工作原理编码器可分为按照工作原理编码器可分为增量式增量式编码器编码器绝对式绝对式编码器编码器将位移转换成周期性的电信号，再将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小脉冲的个数表示位移的大小每一个位置对应一个确定的数字码，每一个位置对应一个确定的数字码，其其示值只与测量的起始和终止位置有示值只与测量的起始和终止位置有关，与测量的中间过程无关关，与测量的中间过程无关编码器结构编码器结构码盘、发光管、光电接收管、光栏板、放大整形电路码盘、发光管、光电接收管、光栏板、放大整形电路 安装在电