一、伺服電機(jī)
伺服電機(jī)可以控制速度,位置精度非常準(zhǔn)確,可以將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號控制,并能快速反應(yīng),在自動控制系統(tǒng)中,用作執(zhí)行元件,且具有機(jī)電時間常數(shù)小、線性度高等特性,可把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機(jī)兩大類,其主要特點是,當(dāng)信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象,轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。
伺服電機(jī)分為直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī),直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)都有各自的應(yīng)用領(lǐng)域,但直流伺服電機(jī)的應(yīng)用更廣泛的情況包括:
1.工業(yè)自動化:直流伺服電機(jī)常用于工業(yè)自動化領(lǐng)域,如生產(chǎn)線上的輸送帶、機(jī)械臂、自動化裝配系統(tǒng)等。它們提供了高精度和可控性,適用于需要快速響應(yīng)和高精度定位的應(yīng)用。
2.機(jī)床和數(shù)控機(jī)械:直流伺服電機(jī)廣泛用于數(shù)控機(jī)床、銑床、鉆床、激光切割機(jī)等設(shè)備中,以提供精確的位置控制和速度調(diào)整。
3.機(jī)器人技術(shù):直流伺服電機(jī)在工業(yè)機(jī)器人、協(xié)作機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人中發(fā)揮著關(guān)鍵作用,用于各種精密任務(wù),如拾取和放置、焊接、噴涂等。
4.醫(yī)療設(shè)備:直流伺服電機(jī)用于醫(yī)療設(shè)備,例如CT掃描機(jī)、手術(shù)機(jī)器人和醫(yī)療儀器,以確保高精度的運動和控制。
5.航空航天:直流伺服電機(jī)也被廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域,如導(dǎo)航系統(tǒng)、飛機(jī)的操縱系統(tǒng)和衛(wèi)星設(shè)備。
6.實驗室設(shè)備:直流伺服電機(jī)通常用于科學(xué)實驗室中的各種設(shè)備,如顯微鏡、實驗臺、樣品旋轉(zhuǎn)器等,以實現(xiàn)精確的控制和運動。
二、伺服電機(jī)工作原理
1、伺服系統(tǒng)(servo mechanism)是使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(biāo)(或給定值)的任意變化的自動控制系統(tǒng)。伺服主要靠脈沖來定位,基本上可以這樣理解,伺服電機(jī)接收到1個脈沖,就會旋轉(zhuǎn)1個脈沖對應(yīng)的角度,從而實現(xiàn)位移,因為,伺服電機(jī)本身具備發(fā)出脈沖的功能,所以伺服電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一個角度,都會發(fā)出對應(yīng)數(shù)量的脈沖,這樣,和伺服電機(jī)接受的脈沖形成了呼應(yīng),或者叫閉環(huán),如此一來,系統(tǒng)就會知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機(jī),同時又收了多少脈沖回來,這樣,就能夠很精確的控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動,從而實現(xiàn)精確的定位,可以達(dá)到0.001mm。直流伺服電機(jī)分為有刷和無刷電機(jī)。有刷電機(jī)成本低,結(jié)構(gòu)簡單,啟動轉(zhuǎn)矩大,調(diào)速范圍寬,控制容易,需要維護(hù),但維護(hù)不方便(換碳刷),產(chǎn)生電磁干擾,對環(huán)境有要求。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場合。
無刷電機(jī)體積小,重量輕,出力大,響應(yīng)快,速度高,慣量小,轉(zhuǎn)動平滑,力矩穩(wěn)定。控制復(fù)雜,容易實現(xiàn)智能化,其電子換相方式靈活,可以方波換相或正弦波換相。電機(jī)免維護(hù),效率很高,運行溫度低,電磁輻射很小,長壽命,可用于各種環(huán)境。
2、交流伺服電機(jī)也是無刷電機(jī),分為同步和異步電機(jī),運動控制中一般都用同步電機(jī),它的功率范圍大,可以做到很大的功率。大慣量,最高轉(zhuǎn)動速度低,且隨著功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩(wěn)運行的應(yīng)用。
3、伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵,驅(qū)動器控制的U/V/W三相電形成電磁場,轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動,同時電機(jī)自帶的編碼器反饋信號給驅(qū)動器,驅(qū)動器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較,調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度(線數(shù))。
交流伺服電機(jī)和無刷直流伺服電機(jī)在功能上的區(qū)別:交流伺服要好一些,因為是正弦波控制,轉(zhuǎn)矩脈動小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比較簡單,便宜。
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