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伺服电动机优化转矩/体积比

Frank J. Bartos,CONTROL ENGINEERING责任编辑2003.11.12阅读 3079

  伺服电动机是各种电动机中最高级的一类。伺服电动机高性能是基于采用新的高能磁材料、完善的设计和精确的加工工艺。结合先进的电子控制CONTROL ENGINEERING China版权所有,伺服电动机实现了当今最精彩的运动控制。无刷伺服电动机由于没有老式有刷伺服电动机固有的机械换向器(整流子)的缺点,已稳稳地占领了市场。
  为评估这类产品的发展趋势,CONTROL  ENGINEERING和锐德市场调查集团通过 E-mail/Web 进行征询读者有关选用伺服电动机的倾向意见。截止到2003年4月份,收到了152 位读者全面反映工厂用户或OEM有关评价、技术要求、推荐、安装以及采购伺服电动机的意见。现择要归纳如下。
  有1/5应询者指出包装机械和机床原是伺服电动机应用的热点。材料处理设备(15%)和生产线 (12%) 是另两个应用场合。平均还有约超过一半(53%) 的伺服电动机应用于新的方面,其中替换和技术更新各占到27%和20%。

  直流伺服趋于淘汰
  无刷伺服电动机相对有刷直流伺服,选用前者是当前主流(应询者的比例是87% 对13%)。 对照2000年的调查结果,有明显的逆转www.cechina.cn,当时多数用户宁愿选用有刷直流伺服。从2000年以来
,发生了一些变化控制工程网版权所有,多数用户(64%) 明确要购买配有控制器的伺服电动机,少数用户(12%)分开购买单元,还有24% 应询者表示无所谓。
当问及他们选择伺服…如图1

  当问及他们选择伺服电动机的准则CONTROL ENGINEERING China版权所有,调查参加者列举3个重要的性能特点,即用于设置和整定的软件、低速时产生大转矩的能力和大的连续输出转矩。至于功能特性,其中价格、标准框架尺寸和EMI/RFI 防护亦认为是非常重要的。
  伺服电动机常用的额定功率小于1HP (0.75 KW)。77%的应询者报告他们当前用的和未来一年计划用的功率都在这范围内。使用伺服电动机的数量,随着功率和体积的增大自然减少。近30%应询者表示正在使用直线伺服电动机,还有32% 应询者说在今后一年内亦可能这样做。

  网络应用扩大
  分散控制系统正在发展,超过1/3 (36%) 用户在网络环境使用伺服电动机,而2000年的调查仅为19%。网络用户中,DeviceNet 是当前最流行的通信方法(已使用者占71%,尚未应用者中的64% 打算使用)。结果表明,以太网目前应用约占59% ,将成为最流行的网络,有74% 的应询者计划采用。
  SERCOS (49%)、 Profibus (34%) 和 Modbus (32%) 是大多用户选择的通信方法。可是,应询者指出来年将有更多用户选择Profibus 和 Modbus。这次调查较少提到 FireWire (IEEE 1394) 和 Interbus ,但亦有迹象表明近期会增加应用的兴趣。
  调查结果显示,在过去的12个月中,每个用户平均采购218个伺服电动机,约值$210,600 元。今后一年,采购量总体将持平。仅有11% 应询者说他们的采购量将减少。

  更小体积控制工程网版权所有,更好磁石
  伺服电动机生产厂商正在采用几种方法以取得更高的功率密度。
  Baldor Electric Co. 趋于从一个给定尺寸的电动机输出更大的转矩,方法是采用最新的磁性材料装配转子。结果是Baldor的 BSM C系列伺服电动机尺寸缩小2寸(随型号不同),而提供的转矩比老系列的增加50%。
  Rockwell Automation, Allen-Bradley Industrial Motion Control公司采用另一种方法,将减速齿轮箱和伺服电动机集成在一起,如MP系列集成的齿轮电动机和以前的电动机加齿轮箱相比,尺寸减小 40%,重量减轻25%。而且MP系列比以前同样尺寸单元输出更大转矩。
  Rockwell Automation产品市场部高级工程师Rod Dorschner 说“集成的齿轮电动机重量轻,当电动机安装在一个运动轴上时,相当于减小能量消耗”。
  Baldor伺服产品部经理John Mazurkiewicz提出有些用户对耐冲洗型伺服电动机感兴趣,这种伺服电动机能工作于需要喷水和化学清洗的环境。他还指出开发这类电动机要结合开发相应的反馈装置,这涉及一些高精度器件,如绝对值位置编码器以及某些适用的低价的磁性编码器。
  Emerson Control Techniques 亦主张经济设计,较小的伺服电动机能输出较大的转矩。Emerson Control Techniques市场部经理Bradley Nelson指出“对当今的运动控制解决方案,用户需要紧凑的尺寸、出色的性能和灵活性。”
  安川电气美国公司(YEA) 的发展倾向是改进高能磁材料和电动机绕组技术。YEA的伺服系统部经理Jim Gegg 说“我们有信心,这些改进的结果将使安川伺服电动机的体积/输出转矩比不断地降低。”
  YEA另一发展是将标准电动机的过载转矩






















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