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伺服电机

作者:Frank J. Bartos,CONTROL ENGINEERING 责任编辑2006.07.19阅读 6199

  紧凑的物理尺寸、直接驱动设计、不锈钢制造、行星齿轮头,甚至板载驱动也正在开发中,这些特点有助于保持伺服电机技术年年常新。
  伺服电机有各种各样的类型,有许多不同的形状、大小和配置,从大型低速的直接驱动转矩电机到可优化负载加速及减速性能的光滑紧凑的低转动惯量电机控制工程网版权所有,还有无机架电机以及在极高加速和速度情况下可提供高推力的直线电机。通过结合具有先进控制算法的现代伺服驱动技术,今天的伺服电机能够为用户的各种应用提供最高水平的运动控制。
  为了解这一产品领域的发展趋势,Control Engineering和Reed Corporate Research—两者都从属于Reed Business Information集团(www.reedbusiness.com)—通过e-mail的方式对其订阅者进行调查,了解他们关于电动伺服电机的观点和倾向。这里所选将进行讨论的内容是基于2005年12月收到的134个订阅者的回答,他们都从事有关伺服电机的评估、规格制定、推荐、安装或采购等工作。受访者当中,51%是为自己工厂的需求而接触伺服电机,23%是为OEM(再销售)的需求,25

%两者兼有。为了深入了解伺服电机是如何在项目当中实施,最新的调查发现新应用占据了购买总数的52%,而电机改造和更换所占的比例分别为22%和26%。这些结果与2004年和2003年的调查非常相似。无刷伺服电机处于市场统治地位,有90%的受访者倾向于采用无刷伺服电机,相比之下只有10%的受访者希望使用有刷直流伺服电机。

伺服电机

  受用户欢迎的特点
  根据58%的受访者意见控制工程网版权所有,价格依然是到目前为止伺服电机最重要的功能特点;紧随其后的是标准NEMA尺寸(43%),电机安装的类型(38%)和EMI/RFI保护(38%)。这些选项中“非常重要”的特点在上一次调查(2004年)中的排列顺序分别是第一、第二、第六和第三。至于被列为“非常重要”的性能特点,被人选择最多的分别是安装/整定软件、高输出转矩(连续的)和低速时的高转矩输出。
  Rockwell Automation公司赞同在许多应用当中电机高转矩输出的重要性,这些应用包括材料的处理和包装过程。今天,人们可以通过比传统伺服电机更加紧凑、更高功率密度的技术获得上述能力——例如Allen-Bradley公司的MP-Series电机,Rockwell公司Kinetix Motion Control部门的产品营销经理Tom Strigel解释道。“能够在狭小的空间中应用大功率的电机,可以使建造机械设备的结构更加紧凑、重量更轻,在很小的占地面积内进行大规模生产将变得更加灵活,”他说。
  Strigel引证了一个显著的工业发展趋势,这就是由于伺服运动控制系统在生产力上的提高,使其扩展到了以前无法应用、对清洁程度有极高要求的工业领域CONTROL ENGINEERING China版权所有,例如食品/饮料行业、酿造行业和生命科学行业。Rockwell Automation公司预见到了这种需求并且开发了2种适合此类应用的产品系列:MP-Series食品级电机和MP-Series不锈钢电机。
  软件是关键
  除了外部环境的需要,在Baldor Electric公司,伺服系统的相关软件已经被转换成非常便于电机设置和调整的形式,并且具有自动整定功能,其在伺服系统领域扮演着非常重要的角色。Baldor Electric公司的伺服产品经理John Mazurkiewicz宣称CONTROL ENGINEERING China版权所有,Baldor Electric公司的自动整定程序在设定电流回路、速度回路和位置回路等方面具有独特的优点。“基于Microsoft Windows的图形化工具使用户可以在‘软件示波器’上看到许多不同的参数,这使工程师可以对动态反应进行精细的调整,并且监视机器的I/O点和其它关键机械参数,”他说道。设置软件中还具有低通滤波器与陷波滤波器,可以对机械谐波进行过滤。
  而且基于软件的控制还可以实现变增益设置,即许多参数可以被存储起来,在需要时进行方便的切换。“这种功能可以用于负载变化的应用,例如具有不同切削刀具的车床或是搬运不同负载的机械臂。由于具备了自调节能力以适应负载的变化控制工程网版权所有,自适应控制的应用将会变得更加广泛。”Mazurkiewicz补充道。
  Baldor公司提到的发展趋势还包括高级的线型计数编码器反馈,例如SSI(串行同步接口),以及运动绝对编码器。具有更高分辨率的编码器能够为伺服电机提供更好的速度控制和更高的位置精度。但是要在北美市场实现广泛的应用,Mazurkiewicz认为绝对编码器还需要显著降低其价格。
  Baldor公司同样提到了伺服电机在处理









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