1、,Marshal yang. Jun.4 以下资料仅供大家参考共同学习,Exact servo Motor Principles and Application精密伺服电机的原理与应用,主要内容:A. 了解什么是伺服系统?B. 伺服系统有哪几个组成部分? C. 伺服电机的分类.D. 每种伺服电机的结构.E. 各种伺服电机的控制方式,特点和 应用.F.直流调速系统原理.G. 交流调速系统原理.H. 直流伺服系统原理与电路分析.I. 交流伺服系统原理与电路分析.J. 伺服电机的常见故障 K. 伺服电机的维修方法(车间实习),第一部分.伺服系统慨念,“伺服”词源于希腊语“奴隶”的意思 。人们想把“伺
2、服机构”当个得心应手的驯服工具，服从控制信号的要求而动作。在讯号来到之前，转子静止不动;讯号来到之后，转子立即转动;当讯号消失，转子能即时自行停转。由于它的“伺服”性能，因此而得名伺服系统。,伺服系统是一个闭环的控制系统,它主由控制元件,执行元件和反馈网络构成.,Exp. 当我们需要用手去抓住一样东西的时候,我们的手,眼睛,大脑就构成了一个伺服系统.,伺服系统的要求 “伺服”一词是跟随的意思，即被控的电机忠实地执行频繁变化的位置或速度指令，精确地控制机械系统运动的位移或角度，这种自动系统称伺服系统或随动系统。 以直流伺服电机为驱动元件的伺服系统，称直流伺服系统。 以交流伺服电机为驱动元件的伺服
3、系统，称交流伺服系统。,开环进给伺服系统,开环系统是最简单的进给系统. 这种系统的伺服驱动装置主要是步进电机, 电脉冲马达.,闭环进给系统:,半闭环进给系统:,闭环和半闭环进给系统因为采用了检测装置, 所以在结构上较开环进给系统复杂, 成本较高。,闭环和半闭环进给伺服系统,与开环进给系统最主要的区别是:,闭环进给系统的伺服驱动装置主要是:,安装在执行部件或其他传动元件上的位置检测装置, 将执行部件的实际位移量转换成电脉冲或模拟电压量后, 反馈到输入端并与输入位置指令进行比较, 将两者的差值放大和变换, 控制伺服驱动装置驱动执行部件以给定的速度向着消偏差的方向运动, 直到指令位置与反馈的实际位置
4、的差值等于零为止.,直流或交流伺服电机以及电液阀-液压马达.,伺服系统的种类 通常根据伺服驱动机的种类来分类，有电气式、油压式或电气油压式三种。 伺服系统若按功能来分，则有计量伺服和功率伺服系统;模拟伺服和功率伺服系统;位置伺服和加速度伺服系统等。 电气式伺服系统根据电气信号可分为DC直流伺服系统和AC交流伺服系统二大类。AC交流伺服系统又有异步电机伺服系统和同步电机伺服系统两种。,第二部分.伺服电机的结构和原理,例如:,直流伺服电机主要技术参数：,额定功率Pe额定电压Ue额定电流Ie额定转速ne额定转矩MIe调速比D 直流伺服电机的选择，是根据被驱动机械的负载转矩、运动规律和控制要求来确定。
5、,现以驱动电源分类讲解伺服电机: 1. 直流伺服电机 2. 交流伺服电机 主要讲解直流伺服电机,1.直流伺服电机,有刷直流伺服电机,无刷直流伺服电机,1.1 有刷直流伺服电机：A. 结构: 普通有刷直流电机+位置检测系统(光电编码器),铁芯、绕组直流伺服电机 空心杯直流伺服电机,和光电编码器,C. 优缺点 高度平滑的运转 ,特别是在低速时,需要高速度（5000RPM）；需要特别的速度稳定性； 较恒定的力矩 .直流电机具有最优越的调速性能，主要表现在调速方便（可无级调速），调速范围宽，低速性能好（启动转矩大，启动电流小），运行平稳，噪音低，效率高 等. 当然在缺点方面也很明显，如有刷电机要维护更
6、换电刷 ,寿命短等.,B.分类:,D.编码器的原理与应用,编码器是一种将角位移转换成一连串电数字脉冲的旋转式传感器，这些脉冲能用来控制角位移，如果编码器与齿条或螺旋杆结合在一起，也可于控制直线位移。 编码器中角位移的转换采用了光电扫描原理。读数系统是基于径向分度盘的旋转，该分度盘是由交替的透光窗口和不透光窗口构成的。此系统全部用一个红外光源垂直照射，这样光就把盘子和图像投射到接收器表面上，该接收器覆盖着一层光栅，称为准直仪，它具有和光盘相同的窗口。接收器的工作是感受光盘转动所产生的光变化，然后将光变化转换成相应的电变化。,编码器 编码器有接阻式,光电式,电磁式三种光电式编码器分类 增量式旋转编
7、码器和绝对式旋转编码器 A.增量式旋转编码器: 轴的每圈转动，增量型编码器提供一定数量的脉冲 ,周期性的测量或者单位时间内的脉冲计数可以用来测量移动的速度。,如果在一个参考点后面脉冲数被累加，计 算值就代表了转动角度或行程的参数。双通道编码器输出脉冲之间相差为90。能使接收脉冲的电子设备接收轴的旋转感应信号， 因此可用来实现双向的定位控制；另外，三通道增量型旋转编码器每一圈产生一个称之为零位信号的脉冲。,N=0(原点）n+1=nN=n（最后集数）,光栅检测装置的结构,前5个元器件安装在同一个支架上, 构成光栅读数头。标尺光栅安装在执行部件的被测移动零件上。标尺光栅与指示光栅应相互平行, 并保持
8、0.030.1mm的间隙。,Raster Plate(or CD card for motor)光栅片,我们在拆装电机时,不能随便动光栅片,弄花或者弄坏.如万一使之位置发生变化的话,我们在没有 示波器的条件下很难恢复,因为每个电机在出厂时,它的波形就确定了,在调 整的时要根据波形来调光栅片的位置,所以一般我们拆下电机就报废.,光栅检测装置的结构,标尺光栅,指示光栅,光栅位置检测装置的介绍,光栅作为检测装置, 已历史长久, 可用以测量长度, 角度, 速度, 加速度, 振动和爬行等。,在数控进给系统中, 用它来检测直线位移, 角位移和速度。,用长光栅(或称直线光栅)来测量直线位移, 用圆光栅来测量
9、角位移.将激光测长技术用于刻制光栅, 可以制造出精度很高的光栅尺, 因而使光栅检测的分辨率与精度有了很大的提高, 光栅检测的分辨率可达微米级, 通过细分电路细分可达0.1um, 甚至更高的水平。,增量式脉冲编码器,结构图,增量式脉冲编码器有光电式, 接触式和电磁感应式三种, 很多伺服电机用的都是光电式编码器. 其结构如右图, 圆光栅3固定在旋转轴8上, 指示光栅4固定在机座6上, 与圆光栅平行并保持一定间隙(0.03mm), 光源2, 光电元件5及印刷电路板1都固定在底座6上, 全部用护罩7盖上. 整个编码器通过底座6安装在伺服电机上。,圆光栅的基体是玻璃圆盘, 表面上用真空镀膜法镀上一层不透
10、光的金属膜, 再涂上一层均匀的感光材料, 用照相腐蚀工艺, 制成等距的透光和不透光相间的辐射状线纹,相邻的两个透光和不透光线纹构成一个节距Po。 指示光栅上有两组线纹A和B, 每组线纹的节距与圆光栅的节距相同, 但A,B两组线纹彼此错开1/4个节距, A,B两组线纹与旋转圆光栅配合产生两路脉冲A和B用于计数和辩向。,增量式脉冲编码器,结构图,工作原理,A,B,U,0,90,o,图1,U,0,图2,光源接通, 圆光栅旋转, 光线透过两个光栅的A,B两组线纹, 每转过一个光栅节距, 便在光电元件上形成明-暗-明变化一个周期的光信号,并被转化为两组近似于正余弦电压信号, 此信号可用于电机的辩向, 如
11、图1.,将图1负半周的信号反相后, 可得到图2 的波形.,增量式脉冲编码器,工作原理,另外还产生一转脉冲Z，为基准脉冲，或称零点脉冲， 它是伺服电机在固定的圆周位置 圆光栅盘上只有唯一的一个位置作为Z, 图4。,图2的波形经取峰值电压, 并放大,整形后得到图3所示的方波信号. 由此方波可用于计数. 如图3.,U,0,图2,A,B,U,0,90,o,图1,由此可知，光栅每位移一个光栅节距，将产生4个计数脉冲。,增量式脉冲编码器,光栅检测装置的位移-脉冲变换电路,右图为光栅检测装置的结构示意图。在标尺光栅刻线平行的方向上安装四个光电元件P1P4，彼此之间的距离为W/4，当指示光栅与标尺光栅相对移动
12、时，四个硅光电池接受近似正弦规律变化的光强，产生出四路频率，幅值相同，但相位相差1/4个周期的电压信号。,光栅检测装置的位移-脉冲变换电路,光栅检测装置的位移-脉冲变换电路,信号送至上页所示的电路，经差动放大器放大，再经过整形，使之成为两路正弦及余弦方波。然后经微分电路获得脉冲，由于脉冲是在方波的上升沿产生，为了使0度，90度，180度，270度的位置上都得到脉冲，所以必须把正弦和余弦方波分别各自反相一次，然后再微分，这样可得到4个脉冲。,为了辨别正向和反向运动，可用一些与门把4个方波sin, -sin,cos及-cos(即A,B,C,D)和4个脉冲进行逻辑组合。 当正向运动时，通过与门Y1Y
13、4及或门H1得到ABADCDBC4个脉冲输出。当反向运动时，通过与门Y5Y8及或门H2得到BCABADCD4个脉冲输出。,B. 绝对式旋转编码器 绝对值编码器为每一个轴的位置提供一个独一无二的编码数字值。,0000-2222共16记数,特别是在定位控制应用中，绝对值编码器减轻了电子接收设备的计算任务，从而省去了复杂的和昂贵的输入装置：而且，当机器合上电源或电源故障后再接通电源，不需要回到位置参考点，就可利用当前的位置值。单圈绝对值编码器把轴细分成规定数量的测量步，最大的分辨率为13位，这就意味着最大可区分8192个位置+多圈绝对值编码器不仅能在一圈内测量角位移，而且能幸，J用多步齿轮测量圈数。
14、多圈的圈数为12位，也就是说最大4096圈可以被识别。总的分辨率可达到25位或者33，554，432个测量步数。,绝对式旋转编码器,并行绝对值旋转编码器传输位置值到估算电子装置通过几根电缆并行传送。假设串行绝对值编码器，输出数据可以用标准的接口和标准化的协议传送，同时在过去点对点的连接实现了串行数据传送：今天现场总线系统的使用正不断增加。,1.2 无刷直流伺服电机,结构 无刷永磁直流电机+位置检测系统(光电编码器),B. 优缺点 无刷直流电动机功率因数高，又无转子损耗所以效率很高,转子转速严格与电源频率保持同步，转子磁场用永久磁铁产生。运行效率高、起动力矩大、起动电流小、噪音低、无机械换相器，
15、工作寿命很长，尤其是调速方便，可以进行无级调速 C. 应用 目前这种电机广泛应用于数控机床的进给驱动，机器人的伺服驱动以及新一代家用电器的变速驱动中，由于变频调速方法具有高效率、宽范围和高精度的调速性能，因此应用前景十分看好。,D.控制方式 永磁无刷直流电动机调速系统中的驱动器一般采用电压源型脉宽调制(PWM)交-直-交变频器。变频器性能的优劣，一要看其输出交流电压的谐波对电机的影响:谐波造成电机发热，能耗增加，引起电磁和机械噪声。二要看对电网的谐波污染和输入功率因数。这两方面，对于在量大面广的家用电器中的应用尤为重要，它直接关系到能量的节省、噪音对环境的影响和对电网的污染。由高开关频率自关断
16、器件组成的PWM交-直-交变频器再加上合理的控制可以达到较高的性能。,直流伺服电机的调速,晶体管脉冲调宽调速系统(PWM)是近几年出现的一种调速系统. 利用开关频率较高的大功率晶体管作为开关元件, 将整流后的恒压直流电源转换成幅值不变,但是脉冲宽度(维持时间)可调的高频矩形波,给伺服电机的电枢回路供电. 通过改变脉冲宽度的方法来改变电枢回路的平均电压,达到电机调速的目的.,t,U,改变脉冲宽度,有刷直流伺服电机调速方式PWM直流调速系统 PWM直流调速系统分为:开环PWM直流调速系统和闭环PWM直流调速系统.一. 开环PWM直流调速系统有三种形式 1.无制动不可逆PWM系统,上为系统电路图与电
17、机正常工作时电气波形图.曲线为电机的电感充放电电压或电流波形.电动机平均端电压 电流连续时转速2. 有制动不可逆PWM系统,上为系统电路图;下左为电机正常工作时电气波形图,曲线为电机的电感充放电电压或电流波形;下右为电机制动时电气波形图,曲线为电机的电感充放电电压或电流波形. 3. 可逆PWM开环调速系统 常有: T型双极式可逆PWM系统; H型双极式可逆PWM系统;二. 闭环PWM直流调速系统有 调速发生器GM 脉宽调制器UPW 逻辑延时环节DLD 基极驱动器GD,调速发生器,逻辑延时器,脉宽调制器,基极驱动器,伺服马达,速度控制信号,A,B,A点的波形：,B点的波形：,占空比受到控制信号调
18、制后的方波,占空比为1的方波,T型双极式可逆PWM系统,H型双极式可逆PWM系统,Ub1,Ub2,闭环PWM直流调速系统,闭环PWM直流调速系统图,大惯量直流伺服电机,大惯量伺服直流电机又称宽调速直流伺服电机, 是20世纪60年代末70年代初在小惯量电机和力矩电机的基础上发展起来的. 并在高精度设备上广泛应用。,1. 结构特点,A. 激磁方式: 永磁式, 目前所用的磁材料主要有铝镍钴,陶瓷铁氧体和稀土钴.性能最好的是稀土钴, 价格最便宜的是陶瓷铁氧体。,B. 低速运转时输出转矩大, 最大的峰值转矩可达额定转矩的10倍以上, 过载能力强, 允许持续过载时间长. 可直接驱动负载, 无需机械减速传动
19、链。,D. 电机的热容量大, 热时间常数大, 可达120min左右, 可以在自然冷却条件下长时间工作, 或在过载条件下工作。,C. 调速范围较宽, 从堵转开开始, 一般可达10001500r/min,采用优质的电刷材料，加大电刷的接触面积，改进轴和轴承的结构，增强其刚度，较好地解决高速换向问题，因而提高电机的工作转速。,大惯量直流伺服电机,大惯量直流伺服电机,2. 工作特性,宽调速直流电机的工作特性是由一些参数和特性曲线所限定的, 而电机的容许转矩和转速则是随着加工和运行条件而改变.,n,右图为电机的运行曲线.,Uk 为最高运行电压. Nmax 为最高运行转速Mk 为最高转速时的转矩. Mr
20、为连续工作转矩Up 为峰值电压. ACB 是换向限制曲线, 曲线以下是换向良好范围.,大惯量直流伺服电机,由上曲线限定了三个区域, 区域I是电机的连续工作区, 区域II是电机的间歇工作区, 区域III是瞬时加减速或正反转的暂时工作区.,CMr 是发热限制线. BMp 是去磁限制线, 转矩大于Mp运行时, 电机将产生不能恢复的退磁现象.Danmax线 是电机不致发生机械 故障的转速上限线, DE为瞬时换向线.,危险工作区域,直流伺服电机的典型应用电路 1.伺服电机的转矩保持 保持转矩（HOLDING TORQUE）是指伺服电机通电但没有转动时，锁住转子的力矩。通常伺服电机在低速时的力矩接近保持转
21、矩 .,在分析电路之前先了解常用直流伺服IC的内部结构图,直流伺服IC的内部结构图,直流伺服电机调节特性,直流伺服电机在一定的电磁转矩M（或负载转矩）下电机的稳态转速n随电枢的控制电压Ua变化而变化的规律，被称为直流电机的调节特性 。,斜率K反映了电机转速n随控制电压Ua的变化而变化快慢的关系，其值大小与负载大小无关，仅取决于电机本身的结构和技术参数。,决定时间常数的主要因素有： 惯性J的影响、电枢回路电阻Ra的影响、机械特性硬度的影响。,直流伺服电机的运行和自锁的动态特性,从原来的稳定状态到新的稳定状态，存在一个过渡过程，这就是直流伺服电机的动态特性。,直流伺服电机的自锁,伺服电机在运行间歇
22、时, 电机处于自锁状态. 所谓自锁是指给电机施加一定的正向或反向转矩情况下都不能使电机旋转, 同时如果施加过大的转矩, 电机的电流检测电路将报警提示.,电机转动必须满足的充要条件: 1. 转矩大于启动转矩.M=kTIa. 2. 电流维持时间(t)大于启动时间(ti).,当电机满足第一个条件时, 而正向电流维持时间小于启动时间, 电机将有正向旋转的趋势. 此后改变电流的方向, 同样反向电流维持的时间小于启动时间, 电机又将有反向旋转的趋势. 反复改变电流方向而时间都小于启动时间电机将处于自锁状态. 如图.,伺服系统典型结构,驱动电路,马达,位置信号反馈,F/V变换,-,调速发生器,脉宽调制器,控
23、制信号,+,位置保持,交流伺服电机,交流伺服控制的发展,直流电动机具有很好的控制性能和调速性能 ；但其致 命弱点是常产生火花和磨损，电刷和换向 器需要经常的维护和保养 。交流电动机调速比较困难。,随着变频调速技术的进步，交流电机调速控制己在大功率、高电压、高精度、快响应等领域中的应用己取得重要进展 。,交流伺服电机分类及结构,A.交流伺服电机工作原理: 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。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）,交流伺服电机,定
24、子绕组通入三相交流电后，产生旋转磁场，旋转磁场切割转子中铜条产生电流，有电流流过的铜条在磁场中受力的作用，使转子产生旋转力矩，驱动转子旋转，转子的旋转方向与旋转磁场的旋转方向相同，其旋转速度n可表达为：,交流伺服电机工作原理:,目前，交流伺服系统广泛应用于数控机床，机器人等领域，在这些要求高精度，高动态性能以及小体积的场合，应用交流永磁同步电机（PMSM）的伺服系统具有明显优势 随着变频调速技术的进步，交流电机调速控制己取得重要进展, 交流伺服系统迅速发展，逐步实用化，AC伺服电动机的应用越来越广,并且还有取代DC伺服系统的趋势成为电气伺服系统的主流。,应用:,C. 交流伺服电机的组成:,D.
25、 电流采样电路 本系统的设计要求至少采用两相电流，由于负载的对称性，故采样ib和ic两相电流。采样电路采用霍尔传感器并经模拟电路处理在5V的电压范围内，再经双极性A/D转换芯片后送入DSP内。E. 转子位置检测电路 电机反馈采用增量式光电编码器，该编码器分辨率为2500脉冲/转，输出信号包括A，B，Z，U，V，W等脉冲，其中A和B信号互差90（电角度），DSP通过判断A和B的相位和个数可以得到电机的转向和速度。通过采集这些信号判断电机转子的位置和电机的转速。另外U，V，W三相互差120（电角度），用于在电机启动时判断电机转子的位置。,F. 交流伺服电机的调速方式: 交流伺服电机常用变频调速方式
26、 1. 变频器基础知识: 把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。电机的旋转速度同频率成比例 ,因此，以控制频率为目的的变频器，是做为电机调速设备的优选设备。改变频率和电压是最优的电机控制方法 如果仅改变频率，电机将被烧坏。特别是当频率降低时，该问题就非常突出。为了防止电机烧毁事故的发生，变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压. 例如：为了使电机的旋转速度减半，变频器的输出频率必须从60Hz改变到30Hz，这时变频器的输出电压就必须从200V改变到约100V,第三部分. 步进电机系统,组成：1.步进电机.2.驱动器. 3.控制器. 4.操作显示面板，选配
27、光电编码器或光栅尺.,步进电机系统组成,典型步进伺服系统结构图:,DSP,驱动电路,位置检测,马达,注: 一般步进伺服系统的位置检测都在机械运动部件 上.,步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单,步进电机动态指标及术语： 1、步距角精度： 步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差。用百分比表示：误差/步距角*
28、100%。不同运行拍数其值不同，四拍运行时应在5%之内，八拍运行时应在15%以内。,2、失步： 电机运转时运转的步数，不等于理论上的步数。称之为失步。 3、失调角： 转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度，电机运转必存在失调角，由失调角产生的误差，采用细分驱动是不能解决的。 4、最大空载起动频率： 电机在某种驱动形式、电压及额定电流下，在不加负载的情况下，能够直接起动的最大频率。 5、最大空载的运行频率： 电机在某种驱动形式，电压及额定电流下，电机不带负载的最高转速频率。,控制步进电机的转向 如果给定工作方式正序换相通电，步进电机正转，如果按反序通电换相，则电机就反转。控制步进电机的速度 如果给步进电
29、机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。调整单片机发出的脉冲频率，就可以对步进电机进行调速。,步进电机系统,步进电机控制原理 步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此非常适合于单片机控制。步进电机可分为反应式步进电机（简称VR）、永磁式步进电机（简称PM）和混合式步进电机（简称HB）。 步进电机区别于其他控制电机的最大特点是，它是通过输入脉冲信号来进行控制的，即电机的总转动角度由输入脉冲数决定，而电机的转速由脉冲信号频率决定。,步进电机系统 步进电机是一种离散运动的装置，它和现代数
30、字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似（脉冲串和方向信号），但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较。,一、控制精度不同 两相混合式步进电机步距角一般为3.6、 1.8，五相混合式步进电机步距角一般为0.72 、0.36。也有一些高性能的步进电机步距角更小。如四通公司生产的一种用于慢走丝机床的步进电机，其步距角为0.09；德国百格拉
31、公司（BERGER LAHR）生产的三相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8、0.9、0.72、0.36、0.18、0.09、0.072、0.036，兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。 交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以松下全数字式交流伺服电机为例，对于带标准2500线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360/10000=0.036。对于带17位编码器的电机而言，,驱动器每接收2 17=131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360/131072。是步距角为1.8的步进电机的脉冲当量的1/655。二、低频特性不同 步进电机在
32、低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关，一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能（FFT），可检测出机械的共振点，便于系统调整。,三、矩频特性不同 步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，所以其最高工作转速一般在300600RPM。交
33、流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为2000RPM或3000RPM）以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。 四、过载能力不同 步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以松下交流伺服系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的三倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力，在选型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电机，而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩，便出现了力矩浪费的现象。,五、运行性能不同 步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过
34、冲的现象，所以为保证其控制精度，应处理好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠 .六、速度响应性能不同 步进电机从静止加速到工作转速（一般为每分钟几百转）需要200400毫秒。交流伺服系统的加速性能较好，以松下MSMA 400W交流伺服电机为例，从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合。,综上所述，交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以，在控制系统的设计过程中要综合考虑控制
35、要求、成本等多方面的因素，选用适当的控制电机 .,The troubles of Servo Motor,伺服电机的常见故障,electric part,1.轴承损坏.,2. 位置检测部分电子元件损坏.,3. 磁场减小.,4. 转子磨损,To repairing Servo Motor techniques 伺服电机的维修方法(车间实习),步进电机常见问题及解决办法：,一，如何控制步进电机的方向？ 1、可以改变控制系统的方向电平信号 2、可以调整电机的接线来改变方向，具体做法如下： 对于两相电机，只需将其中一相的电机线交换接入驱动器即可，如A+和A-交换。对于三相电机，将相邻两相的电机线交换，
36、 如：A,B,C三相，交换A,B两相就可 二，步进电机振动大，噪声也很大，什么原因？ 遇到这种情况是因为步进电机工作在振荡区，解决办法： 1、改变输入信号频率CP来避开振荡区。 2、采用细分驱动器，使步距角减少，运行平滑些。 三，为什么步进电机通电后，电机不运行？ 有以下几种原因会造成电机不转： 1、 过载堵转（此时电机行猩? 2、电机是否处于脱机状态 3、控制系统是否有脉冲信号给步进电机驱动器，接线是否有问题 四，步进电机抖动，不能连续运行，怎么办？ 遇到这种情况，首先检查电机的绕组与驱动器连接有没有接错 检查输入脉冲信号频率是否太高，是否升降频设计不合理。,步进电机发热问题分析,1，步进电
37、机为什么会发热？ 任何电机都会发热，只是发热程度不同罢了。对于各种步进电机而言，内部都是由铁芯和绕组线圈组成的。绕组有电阻，通电会产生损耗，损耗大小与电阻和电流的平方成正比，这就是我们常说的铜损，如果电流不是标准的直流或正弦波，还会产生谐波损耗；铁心有磁滞涡流效应，在交变磁场中也会产生损耗，其大小与材料，电流，频率，电压有关，这叫铁损。铜损和铁损都会以发热的形式表现出来，从而影响电机的效率。步进电机一般追求定位精度和力矩输出，效率比较低，电流一般比较大，且谐波成分高，电流交变的频率也随转速而变化，因而步进电机普遍存在发热情况，且情况比一般交流电机严重。 2，步进电机发热的合理范围？。 电机发热
38、允许到什么程度，主要取决于电机内部绝缘等级。内部绝缘性能在高温下（130度以上）才会被破坏。所以只要内部不超过130度，电机便不会损坏，而这时表面温度会在90度以下。所以，步进电机表面温度在70-80度都是正常的。简单的温度测量方法有用点温计的，也可以粗略判断：用手可以触摸1-2秒以上，不超过60度；用手只能碰一下，大约在70-80度；滴几滴水迅速气化，则90度以上了。,3，步进电机工作方式不同，发热也不同。 遇采用恒流驱动技术时，步进电机在静态和低速下，电流会维持相对恒定，以保持恒力矩输出。速度高到一定程度，电机内部反电势升高，电流将逐步下降，力矩也会下降。因此，因铜损带来的发热情况就与速度
39、相关了。静态和低速时一般发热高，高速时发热低。但是铁损（虽然占的比例较小）变化的情况却不尽然，而电机整个的发热是二者之和，所以上述只是一般情况。 4，步进电机发热会影响步进电机的工作寿命吗？ 电机发热虽然一般不会影响电机的寿命，对大多数客户来说没必要理会。但是，严重的发热会带来一些负面影响。如电机内部各部分热膨胀系数不同导致结构应力的变化和内部气隙的微小变化，会影响电机的动态响应，高速会容易失步。又如有些场合不允许电机的过度发热，如医疗器械和高精度的测试设备等。因此对电机的发热应当进行必要的控制。我们的步进电机用在钢铁机器人上，环境温度100多度，至今工作正常。,5，步进电机发热问题的解决方案？ 如果步进电机驱动器有自动半流模式，尽量让其工作在半流状态，因为此时步进电机全流工作发热最大 。 如果负载力矩范围允许的情况下，可以把电机额定电流降下来，比如5A电机，让其工作在4A状态下； 选择低电阻，低电流的步进电机，减少铜损和铁损。 加装风机，强制散热。,The end ,thanks! 由于编者能力有限,望指正.,
