Das Wort Servo kommt vom griechischen Wort für Sklave. „Servomotor“ kann als ein Motor verstanden werden, der dem Befehl des Steuersignals absolut gehorcht: bevor das Steuersignal gesendet wird, steht der Rotor; Wenn das Steuersignal gesendet wird, dreht sich der Rotor sofort; Wenn das Steuersignal verloren geht, kann der Rotor sofort stoppen.
Der Servomotor ist ein Mikromotor, der als Aktuator in einem automatischen Steuergerät verwendet wird, dessen Funktion darin besteht, elektrische Signale in eine Winkelverschiebung oder Winkelgeschwindigkeit der rotierenden Welle umzuwandeln. Der Servomotor, auch als ausführender Motor bekannt, wird als ausführendes Element im automatischen Steuersystem verwendet, um das empfangene elektrische Signal in die Winkelverschiebung oder Winkelgeschwindigkeit umzuwandeln, die an der Motorwelle ausgegeben wird.
Klassifizierung von Servomotoren
Servomotoren sind in zwei Kategorien von AC-Servos und DC-Servos unterteilt.
Der Grundaufbau eines AC-Servomotors ähnelt dem eines AC-Induktionsmotors (Asynchronmotor). Zwei Erregerwicklungen Wf und Steuerwicklungen WcoWf mit 90 Grad Phasenraumverschiebung auf dem Stator sind mit konstanter Wechselspannung verbunden. Der Zweck der Steuerung des Motorbetriebs wird erreicht, indem die Änderung der an Wc angelegten Wechselspannung oder -phase verwendet wird. Der AC-Servomotor zeichnet sich durch einen stabilen Betrieb, gute Steuerbarkeit, schnelle Reaktion, hohe Empfindlichkeit und einen strengen Nichtlinearitätsindex der mechanischen Eigenschaften und Einstelleigenschaften aus (weniger als 10 Prozent ~ 15 Prozent bzw. weniger als 15 Prozent ~ 25 Prozent).
Vor- und Nachteile des DC-Servomotors
Vorteile: präzise Geschwindigkeitsregelung, Drehmoment-Geschwindigkeitscharakteristik ist sehr hart, einfaches Steuerprinzip, einfache Bedienung, günstiger Preis.
Nachteile: Bürstenumkehr, Geschwindigkeitsbegrenzung, zusätzlicher Widerstand, Abriebpartikel (nicht geeignet für staubfreie explosionsgefährdete Umgebung).
Die Grundstruktur des DC-Servomotors ähnelt der eines allgemeinen DC-Motors. Motordrehzahl n=E/K1j=(Ua-iara)/K1j, wobei E die elektromotorische Gegenkraft des Ankers, K eine Konstante, j der magnetische Fluss pro Pol, Ua und Ia die Ankerspannung und sind Ankerstrom, Ra ist Ankerwiderstand, Ua ändern oder φ ändern, können die Drehzahl des DC-Servomotors steuern, verwenden aber im Allgemeinen die Methode zur Steuerung der Ankerspannung. Bei einem Permanentmagnet-DC-Servomotor wird die Feldwicklung durch einen Permanentmagneten ersetzt, und der Magnetfluss φ ist konstant. Der DC-Servomotor hat gute lineare Regeleigenschaften und eine schnelle Reaktionszeit.
Die Vor- und Nachteile des AC-Servomotors
Vorteile: Gute Drehzahlregeleigenschaften, gleichmäßige Regelung im gesamten Drehzahlbereich erreichbar, nahezu kein Schwingen, mehr als 90 Prozent hoher Wirkungsgrad, weniger Wärmeentwicklung, hohe Drehzahlregelung, hochpräzise Positionsregelung (abhängig von der Gebergenauigkeit), Nennbetrieb Bereich, kann konstantes Drehmoment erreichen, geringe Trägheit, geräuscharm, kein Bürstenverschleiß, wartungsfrei (geeignet für staubfreie, explosionsgefährdete Umgebung).
Nachteile: Die Regelung ist aufwändiger und die Treiberparameter müssen vor Ort angepasst werden, um die PID-Parameter zu ermitteln, was einen höheren Verdrahtungsaufwand erfordert.
DC-Servomotoren werden in bürstenlose und bürstenlose Motoren unterteilt.
Bürstenmotor hat die Vorteile von niedrigen Kosten, einfacher Struktur, großem Anlaufdrehmoment, großem Drehzahlregelbereich, einfacher Steuerung, Wartungsbedarf, aber bequemer Wartung (Kohlebürste), elektromagnetischen Störungen, Anforderungen an die Umwelt, die normalerweise verwendet werden für kostensensible gemeinsame industrielle und zivile Anlässe.
Bürstenloser Motor, kleines Volumen, geringes Gewicht, große Ausgangsreaktion, hohe Geschwindigkeit, geringe Trägheit, drehmomentstabile Rotation, glatte, komplexe Steuerung, intelligenter, elektronischer Kommutierungsmodus, flexibel, Rechteck- oder Sinuswellenkommutierung, Motor wartungsfrei, hohe Effizienz und Energieeinsparung, elektromagnetische Strahlung, niedriger Temperaturanstieg, lange Lebensdauer, geeignet für alle Arten von Umgebungen.
AC-Servomotor ist auch bürstenloser Motor, unterteilt in Synchron- und Asynchronmotor, Synchronmotor wird derzeit im Allgemeinen in der Bewegungssteuerung verwendet, sein Leistungsbereich ist groß, die Leistung kann sehr groß sein, große Trägheit, die höchste Geschwindigkeit ist niedrig, die Geschwindigkeit nimmt mit zunehmender Leistung gleichmäßig ab, geeignet für niedrige Drehzahlen und reibungslosen Betrieb
Der Rotor im Inneren des Servomotors ist ein Permanentmagnet, und der Treiber steuert die dreiphasige U/V/W-Elektrizität, um ein elektromagnetisches Feld zu bilden. Der Rotor dreht sich unter der Wirkung dieses Magnetfelds. Gleichzeitig sendet der Encoder des Motors Rückkopplungssignale an den Treiber und vergleicht den Rückkopplungswert mit dem Zielwert, um den Drehwinkel des Rotors einzustellen.
Q
Was ist der Leistungsunterschied zwischen AC-Servomotor und bürstenlosem DC-Servomotor?
A
Die Leistung des AC-Servomotors ist besser, da der AC-Servo eine sinusförmige Steuerung ist und die Drehmomentwelligkeit gering ist. Und der bürstenlose DC-Servo ist eine Trapezwellensteuerung. Aber die bürstenlose DC-Servosteuerung ist einfacher und billiger.
Die rasante Entwicklung der Permanentmagnet-Wechselstrom-Servoantriebstechnik stellt das Gleichstrom-Servosystem vor die Krise der Verdrängung [/p][p= 30,2, left] Seit den 1980er Jahren, mit der Entwicklung von integrierten Schaltkreisen, Leistungselektronik Technologie und AC-Antriebstechnologie mit variabler Drehzahl hat sich die Permanentmagnet-AC-Servoantriebstechnologie hervorragend entwickelt. Berühmte Elektrohersteller haben neue AC-Servomotor- und Servoantriebsserienprodukte eingeführt. Das AC-Servosystem ist zur Hauptentwicklungsrichtung des modernen Hochleistungs-Servosystems geworden, wodurch das DC-Servosystem vor der Krise steht, eliminiert zu werden.
Im Vergleich zum DC-Servomotor hat der Permanentmagnet-AC-Servomotor folgende Vorteile:
(1) Keine Bürste und Kommutator, zuverlässigerer Betrieb, wartungsfrei.
(2) Die Erwärmung der Statorwicklung wird stark reduziert.
(3) Die Trägheit ist klein und das System hat eine gute schnelle Reaktion.
(4) Arbeitsbedingungen mit hoher Geschwindigkeit und großem Drehmoment sind gut.
(5) Kleines Volumen und geringes Gewicht bei gleicher Leistung.
Servomotorisches Prinzip
Die Statorstruktur eines AC-Servomotors ähnelt im Wesentlichen der eines Kondensator-Splitphasen-Asynchronmotors. Der Stator ist mit zwei Wicklungen mit einem Positionsunterschied von 90 Grad ausgestattet, eine ist die Erregerwicklung Rf, die immer mit der Wechselspannung Uf verbunden ist; Die andere ist die Steuerwicklung L, die mit der Steuersignalspannung Uc verbunden ist. Daher wird ein AC-Servomotor auch als zwei Servomotoren bezeichnet.
Der Rotor des AC-Servomotors besteht normalerweise aus einem Käfigläufer, aber um den Servomotor im Vergleich zu einem gewöhnlichen Motor über einen großen Drehzahlbereich, lineare mechanische Eigenschaften, kein "Rotationsphänomen" und eine schnelle Reaktionsleistung zu verfügen, sollte er dies haben großer Rotorwiderstand und kleines Trägheitsmoment dieser beiden Eigenschaften. Gegenwärtig gibt es zwei weit verbreitete Typen von Rotorstrukturen: Der eine ist der Käfigläufer mit einer Führungsstange mit hohem Widerstand, die aus leitfähigem Material mit hohem Widerstand hergestellt ist. Um das Trägheitsmoment des Rotors zu verringern, wird der Rotor schlank ausgeführt; Der andere besteht aus einem Hohlbecherrotor aus einer Aluminiumlegierung, die Becherwand ist nur 0.2-0,3 mm groß, der Hohlbecherrotor hat ein kleines Trägheitsmoment, eine schnelle Reaktion und einen reibungslosen Betrieb, daher ist er weit verbreitet gebraucht.
Wenn der AC-Servomotor keine Steuerspannung hat, hat der Stator nur ein pulsierendes Magnetfeld, das von der Erregerwicklung erzeugt wird, und der Rotor steht still. Bei anliegender Steuerspannung erzeugt der Stator ein rotierendes Magnetfeld, der Rotor dreht sich entlang der Richtung des rotierenden Magnetfeldes, bei konstanter Belastung ändert sich die Motordrehzahl mit der Größe der Steuerspannung, wenn sich die Phase ändert der Steuerspannung entgegengesetzt ist, kehrt der Servomotor um.
Obwohl das Arbeitsprinzip des AC-Servomotors dem eines kondensatorbetriebenen Einphasen-Asynchronmotors ähnelt, ist der Rotorwiderstand des ersteren viel größer als der des letzteren. Daher hat der Servomotor im Vergleich zum kondensatorbetriebenen Asynchronmotor zwei wesentliche Eigenschaften:
1. Großes Anlaufdrehmoment: Da der Rotorwiderstand groß ist, sind die Drehmomenteigenschaften (mechanischen Eigenschaften) näher an der Linearität und es hat ein großes Anlaufdrehmoment. Wenn der Stator eine Steuerspannung hat, dreht sich daher der Rotor sofort, dh er hat die Eigenschaften eines schnellen Starts und einer hohen Empfindlichkeit.
2. Breiter Betriebsbereich: reibungsloser Betrieb, geräuscharm. [/p][p=30, 2, links]3, kein Rotationsphänomen: Der Servomotor in Betrieb, solange die Steuerspannung verloren geht, hört der Motor sofort auf zu laufen.
Mikro-Spezialmotor mit Präzisionsantrieb
"Precision Drive Micro Special Motor" kann häufig wechselnde Anweisungen im System schnell und korrekt ausführen, den Servomechanismus antreiben, um die erwartete Arbeit der Anweisungen abzuschließen, von denen die meisten die folgenden Anforderungen erfüllen können:
1. Kann häufig starten, stoppen, bremsen, rückwärts fahren und mit niedriger Geschwindigkeit arbeiten und hat eine hohe mechanische Festigkeit, einen hohen Wärmebeständigkeitsgrad und einen hohen Isolationsgrad.
2. Gute schnelle Reaktionsfähigkeit, großes Drehmoment, kleines Trägheitsmoment, kleine Zeitkonstante.
3. Mit Laufwerk und Controller (wie Servomotor, Schrittmotor) gute Regelleistung.
4. Hohe Zuverlässigkeit und Präzision.
Die Kategorien von Mikromotoren mit Präzisionsantrieb und ihre Struktur und Leistung werden wie folgt verglichen:
AC-Servomotor
(1) Zweiphasen-AC-Servomotor vom Käfigtyp (schlanker Käfigrotor, ungefähr lineare mechanische Eigenschaften, geringes Volumen und kleiner Erregerstrom, Servo mit geringer Leistung, langsamer Betrieb ist nicht glatt).
(2) Zweiphasen-AC-Servomotor mit nichtmagnetischem Becherrotor (Hohlbecherrotor, ungefähr lineare mechanische Eigenschaften, großes Volumen und Erregerstrom, Servo mit geringer Leistung, ruhiger Lauf bei niedriger Geschwindigkeit).
(3) Zweiphasen-AC-Servomotor mit ferromagnetischem Becherrotor (ferromagnetischer Becherrotor mit ungefähr linearen mechanischen Eigenschaften, großem Rotorträgheitsmoment, kleinem Zahnrilleneffekt und stabilem Betrieb).
(4) Synchron-Permanentmagnet-Wechselstrom-Servomotor (bestehend aus Permanentmagnet-Synchronmotor, Geschwindigkeitsmessmaschine und Positionserfassungselement-Koaxialeinheit, Stator ist 3-phasig oder 2-phasig, Rotor aus magnetischem Material, muss mit einem Treiber ausgestattet sein; großer Drehzahlbereich, mechanische Eigenschaften durch Zone mit konstantem Drehmoment und Zone mit konstanter Leistung, kontinuierliches Verstopfen, schnelle entsprechende Leistung ist gut, große Ausgangsleistung, geringe Drehmomentschwankung; Rechteckwellenantrieb und Sinuswellenantrieb in zwei Richtungen, gute Steuerleistung, für elektromechanische Integrationsprodukte).
(5) asynchroner Drehstrom-Servomotor (Asynchronmotor mit Rotor und Käfig ähnlich, muss mit einem Treiber ausgestattet sein, Vektorregelung, erweitert den Drehzahlregelbereich mit konstanter Leistung, der hauptsächlich für Spindeldrehzahlregelungssysteme für Werkzeugmaschinen verwendet wird).
DC-Servomotor
(1) DC-Servomotor mit gedruckter Wicklung (scheibenförmiger Rotor, scheibenförmiger Stator, axial verbundener zylindrischer magnetischer Stahl, kleines Rotorträgheitsmoment, kein Schlitzeffekt, kein Sättigungseffekt, großes Ausgangsdrehmoment).
(2) Drahtgewickelter DC-Servomotor (scheibenförmiger Rotor und Stator sind axial mit zylindrischem Magnetstahl verbunden, Rotorträgheitsmoment ist klein, Steuerleistung ist besser als bei anderen DC-Servomotoren, hoher Wirkungsgrad, großes Ausgangsdrehmoment).
(3) Becheranker-Permanentmagnet-Gleichstrommotor (Hohlbecherrotor, geringe Rotorträgheit, geeignet für inkrementelles Bewegungsservosystem).
(4) bürstenloser DC-Servomotor (Stator ist Mehrphasenwicklung, Rotor ist Permanentmagnet, Rotorpositionssensor, keine Funkeninterferenz, lange Lebensdauer, geräuscharm).
Drehmomentmotor
(1) DC-Torquemotor (flache Bauweise, Anzahl Pole, Anzahl Nuten, Anzahl Wendeplatten, Anzahl Reihenleiter; Großes Ausgangsdrehmoment, Dauerbetrieb bei niedriger Drehzahl oder blockierter Rotation, gute mechanische und Regeleigenschaften, kleine elektromechanische Zeit Konstante).
(2) bürstenloser DC-Torquemotor (ähnlich der Struktur eines bürstenlosen DC-Servomotors, aber flach, die Anzahl der Pole und die Anzahl der Schlitze der Reihenleiter; großes Ausgangsdrehmoment, gute mechanische und Einstelleigenschaften, lange Lebensdauer, kein Funken, geringes Rauschen).
(3) Wechselstrom-Drehmomentmotor vom Käfigtyp (Rotor vom Käfigtyp, flache Struktur, mehr Polschlitze, großes Anlaufdrehmoment, kleine elektromechanische Zeitkonstante, kann lange laufen, weiche mechanische Eigenschaften).
(4) Wechselstrom-Drehmomentmotor mit massivem Rotor (fester Rotor aus ferromagnetischem Material, flache Struktur, Anzahl der Pole und Schlitze, kann für lange Zeit blockiert werden, reibungsloser Betrieb, weiche mechanische Eigenschaften).
Schrittmotor
(1) Reaktionsschrittmotor (Statorrotor besteht aus Siliziumstahlblech, Rotorkern hat keine Wicklung, Stator hat Steuerwicklung; kleiner Schrittwinkel, hohe Start- und Lauffrequenz, niedrige Schrittwinkelgenauigkeit, kein selbsthemmendes Drehmoment).
(2) Permanentmagnet-Schrittmotor (Permanentmagnetrotor, radiale Magnetisierungspolarität; Der Schrittwinkel ist groß, die Start- und Lauffrequenz ist niedrig, das Drehmoment wird beibehalten, der Stromverbrauch ist kleiner als die Reaktionsformel, aber positiv und negativ Impulsstrom muss bereitgestellt werden.
(3) Hybrid-Schrittmotor (Permanentmagnetrotor, axiale Magnetisierungspolarität; hohe Präzision des Schrittwinkels, Haltedrehmoment, kleiner Eingangsstrom, Vorteile sowohl des Reaktionstyps als auch des Permanentmagnettyps).
Geschalteter Reluktanzmotor (fester Rotor besteht aus Siliziumstahlblech, konvexer Poltyp und Polzahl in der Nähe der Schrittabstandsreaktion Schrittmotorstruktur ist ähnlich, mit Rotorpositionssensor, Drehmomentrichtung ist unabhängig von Stromrichtung, Drehzahlbereich ist klein, lautes Geräusch, mechanische Eigenschaften durch konstanten Drehmomentbereich, konstanten Leistungsbereich, Reihenkennlinienbereich von drei Teilen).
Linearmotor (einfache Struktur, Führungsschiene kann als Sekundärleiter verwendet werden, geeignet für lineare Hin- und Herbewegung; Hochgeschwindigkeits-Servoleistung, hoher Leistungsfaktor und Wirkungsgrad, Leistung bei konstanter Geschwindigkeit ist ausgezeichnet).