交流伺服电机简介

机电122班------谢志成、熊文飞交流伺服电机交流伺服电机战狼&XDD交流伺服电机的发展历史

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，各国著名电气厂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。2

交流伺服电机结构图3单击此处添加标题WHICH伺服电机WHATHOW伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。伺服电机分为:直流伺服电动机交流伺服电动机，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。4交流伺服电机组成1、采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子。2、是采用铝合金制成的空心杯形转子。

伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。1其定子上装有两个位置互差90°的绕组。1、励磁绕组Rf，它始终接在交流电压Uf上；2、是控制绕组L，联接控制信号电压Uc。定子部分转子部分交流伺服电机25基本类型异步型

同步型

有三相和单相之分，也有鼠笼式和线绕式，通常多用鼠笼式三相感应电动机。其结构简单，与同容量的直流电动机相比，质量轻1/2，价格仅为直流电动机的1/3。缺点是不能经济地实现范围很广的平滑调速，必须从电网吸收滞后的励磁电流。因而令电网功率因数变坏。同步型交流伺服电动机虽较感应电动机复杂，但比直流电动机简单。它的定子与感应电动机一样，都在定子上装有对称三相绕组。而转子却不同，按不同的转子结构又分电磁式及非电磁式两大类。非电磁式又分为磁滞式、永磁式和反应式多种。

6优点2、定子绕组散热比较方便。3、惯量小，易于提高系统的快速性。1、无电刷和换向器。

4、适应于高速大力矩工作状态。7缺点控制较复杂1驱动器参数需要现场调整PID参数确定2需要更多的连线38伺服电动机与单机异步电动机相比的显著特点起动转矩大：1无自转现象3运行范围较广29交流异步伺服电机的规格与性能项目规格与性能结构型式：笼型感应电动机冷却方式小型机：全封闭；中型机：全封闭外扇冷型与防护强迫通风型额定功率：0.1-1.5kw；2.2-22kw；30-55kw额定转矩：0.33-7.3N.M；10.7-107.8N.M；117-269N.M额定转速：3000r/min；3000r/min；2000r/min额定电压：80-120V；120V；150V瞬时最大转矩：500%能率：4.25-11kw/s；44-293kw/s；516-860kw/s10交流异步伺服电机的规格与性能转子GD²：0.0001-0.005kg.cm²；0.01-0.15kg.cm²；0.15-0.32kg.cm²适用负载GD²：电动机GD²的5倍频率特性：50-100HZ电源电压：三相交流80-200V控制方式：晶体管式等效正弦波PWM控制调速范围：1比1000调速精度：负载变动（0%-100%）‹±0.1%；电源变动（±10%）‹±0.1%冷却方式：小型机用自冷式；中型机用强制风冷式保护功能：过电压，过电流，过载，速度，温升，编码器适用环境：环境空气温度0-50ºC，环境空气湿度85%以下，海拔1000米以下11交流永磁伺服电机的规格与性能项目规格与性能电源：稳定电压或调压直流电源（蓄电池、整流器）；6.3-48V60-120V主要构成设备：两相或三相永磁同步电机，电力三极管交流器（方形波或等效正

弦波=PWM）无触点转子位置传感器以及放大器额定功率0.5w-0.75kw-2.9kw额定转速1000-3000r/min,也可20000r/min以上结构型式保护全滴型或全封闭型较多额定时间连续额定输出特性恒转矩特性转速-转矩特性加减恒转矩特性12交流永磁伺服电机的规格与性能调速范围：0%-100%速度控制装置：置于电机内部。多为恒转速特性（精度可达正负0.5%）

转矩脉动比直流电动机大

效率：50%-80%，无因控制引起的损耗，减速时仍有较高的效率启动特性：启动转矩大于100%，瞬时最大转矩大于300%，转矩与电流成比例

采用逐渐升高电压的降压启动法，小型机可直接启动速度控制：改变电力三极管变流器的直流输入电压调速制动：能耗制动和反接制动较为简单正反转：可通过改变转子位置检测信号顺序实现正反转控制，实现无触点控

制而不必切换主电路

———深圳市星科研自动化科技公司13动机类型的选择：1、不需要调速的机械装置应优先选用笼型异步电动机2、对于负载周期性波动的长期工作机械,宜用绕线型异步电动机3、需要补偿电网功率因数及获得稳定的工作速度时,优先选用同

步电动机4、只需要几种速度,但不要求调速时，选用多速异步电动机,采用

转换开关等来切换你所需要的工作速度5、需要大的起动转矩和恒功率调速的机械,宜选用直流电动机6、起制动和调速要求较高的机械,可选用直流电动机或带调速装

置的交流电动机14几大厂商的产品

交流伺服电机厂商日本法那克公司日本安川电机德国宝石公司美国Gettys美国AB公司德国西门子公司德国力士乐公司韩国三星公司小型交流伺服电动机和驱动器永磁交流伺服电动机MAC系列交流伺服电动机IFT5系列三相永磁交流伺服电动机铁氧体永磁的SD系列稀土永磁的SE系列A700全数字化交流伺服系统无刷伺服电动机BDS3型伺服驱动器全数字永磁交流伺服电动机及驱动系统15INCHINACHINAAlibaba——TaoBao16

华大伺服驱动器SBF-AL301产品说明：华大伺服驱动器1.3KWSBF-AL301/130ST-M05025配SDK伺服电机SBF-AL301具有位置控制及内部速度、外部速度、转矩控制模式.华大SBF-AL301完全替代并超越迈信EP100-3A和凯恩帝SD100伺服驱动器，功能参数完全一样，并添加新一代的软件算法，进一步提升硬件抗干扰能力,接线方式一样，不用重新焊线，插头插上就可以使，解决您焊线的烦恼。产品性能稳定，一直深受广大客户的喜爱，厂家供货,正品保障！一年免费保修，终身提供技术支持！17

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华大伺服驱动器SBF-AL30124交流伺服电机与伺服驱动器适配表252010-2014年中国电机制造行业销售收入趋势图262010-2014年中国电机制造行业利润总额趋势图272010-2014年中国电机制造行业毛利率增长趋势1234毛利率20102011201220135201418.22%17.60%17.32%16.57%16.46%28全球高压电机市场——下游行业29然而······永磁交流伺服驱动技术的迅猛发展使直流伺服系统面临被淘汰的危机20世纪80年代以来，随着集成电路、电力电子技术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，各国著名电气厂商相继不断推出新的交流伺服电机和伺服驱动器系列产品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，使直流伺服系统面临被淘汰的危机。30产品现状及未来潜力产品现状市场容量前景预测面临挑战产品现状及未来潜力31产品现状及未来潜力产品现状市场容量目前我国电机装机总容量已达4亿多kW，年耗电量达12000亿kWh，占全国总用电量的60%，占8000亿kWh，占全国总用电量的40%左右，因此电机上的节能要求极大，也是节能效果最能体现的地方。采用新型电机设计、新工艺及新材料，通过降低电磁能、热能、机械能的损耗来提高输出效率，高效节能电机比传统电机效率大约高3%-5%，目前达到2级能效指标电机的占比不足10%，因此其发展空间广阔。随着电力电子技术、计算机技术、微电子技术及制理论的发展和应用，中小型电机应用领域日益广泛作为世界第一汽车制造和消费大国，我国汽车业在未来5-10年将保持10%-15%的复合增长率，汽车微电机市场容量增速可长期维持在15%以上。除了汽车行业以外，我国微特电机市场的发展前景广阔。根据《节能与新能源汽车产业发展规划》，到2015年，纯电机作为机械装备上不可或缺的组件之一，电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量力争达到50万辆；到2020年，累计产销量超过500万辆。我国新能源汽车产业在未来数年将迎来快速增长阶段，而这将带动驱动电机市场规模迅速增长。随着国家节能减排的积极推行及高效节能电机补贴政策的逐步落实，高效节能电机业将迎来爆发式的增长。未来几年，节能电机设备占国内新增中小型机电设备的比例将达到60%以上，节能机电设备市场规模将达到500亿元左右。产品现状

市场容量32产品现状及未来潜力目前，中国电机占全球电机的市场份额约21.5％，这一数据随着国际经济大环境的回暖变化还会增加。国内市场，在下一个五年规划中将增长更快，特别是高效能电机的市场将有很大的增大空间。电机未来的趋势在2015年之后，电机需求将向IE2类标准电机转移，至于超高效率IE4类型的电机的市场占有率并不高。据预测，2015年，IE4类型的超高效电机市场份额将占5％。随着这股经济回暖之风，电机需求将比2013年高出7％-10％。而企业为赶上国家政策扶持的“高铁”，在高效电机的使用推广上将加大投入，对比2013年，预计完成能效计划的高效电机推广率在95％以上，电机节能系统的改造有一定的突破。非工业领域的电机应用消费一直是电机产业的驱动力。汽车行业是非工业电机的主要买家，轻型车辆平均每辆汽车有30多个电动机。家电和住宅产品中使用电动机的需求。相比家电的增长，住宅HVAC系统有望带动电机更快的增长。经济回暖是大环境，政策是促进力，市场是原动力。2015年，把握产业方向，结合政策指标，对于电机行业市场来说又是一个新的局面前景预测

未来前景机遇：现在欧美等发达国家从事传统电机生产的企业已经越来越少，中国的电机企业就有可能成为他们的进口商。国内现有存量电机中高效电机比重不到5%，生产的高效电机主要销往国外。同时，高效电机在中国的应用比例目前仅为23%~25%。挑战：虽然我国已渐渐成为电机制造大国，掌握了高效及超高效节能电机生产技术，但从整体看，行业竞争力仍然较弱。电机用量大、能效水平低。近年来，我国虽然在高效电机研发方面与国际水平基本保持同步，技术进步非常乐观。但遗憾的是我们国家生产的IE3电机国内应用得太少，大部分用于出口。不难看出，我国在高效电机方面还存在巨大的挑战。未来，一方面要深入开展电机及其系统节能技术研究。另一方面要制订电机系统节能相关导则、标准，如系统节能改造导则、专用领域的电机系统节能检测、评价标准等。除此之外，还要建立电机系统节能认证机构，如市场准入认证、节能产品认证、各类高效电机系统节能认证等。33伺服电机行业应用普遍广泛应用于ATM机、喷绘机、刻字机、写真机、喷涂设备、医疗仪器及设备、计算机外设及海量存储设备、精工业控制系统、办公自动化、机器人等领域。特别适合要求运行平稳、低噪音、响应快、使用寿命长、高输出扭矩的应用场合。123伺服电机在电脑绣花机等纺织机械设备中有着广泛的应用，这类步进电机的特点是保持转矩不高，频繁启动反应速度快、运转噪音低、运行平稳、控制性能好、整机成本低其他others34发展问题目前：发展空间广阔、市场容量大，经济动力大挑战：行业竞争力较弱。电机用量大、能效水平低，国家生产的IE3电机国内应用得太少，高效电机方面还存在巨大的挑战未来：一方面要深入开展电机及其系统节能技术研究。另一方面要制订电机系统节能相关导则、标准，建立电机系统节能认证机构未来电机的发展方向1423如何结合控制理论新的发展，引进一些先进的“复合型控制策略”

以改进“控制器”性能