交流伺服電機(jī)簡(jiǎn)介

1、機(jī)電機(jī)電122122班班-謝志成、熊文飛謝志成、熊文飛戰(zhàn)狼戰(zhàn)狼 & XDD& XDDPage 2交流伺服電機(jī)的發(fā)展歷史交流伺服電機(jī)的發(fā)展歷史n 2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代以來，隨著集成電路、電力電年代以來，隨著集成電路、電力電子技術(shù)和交流可變速驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，永磁交流子技術(shù)和交流可變速驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，永磁交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)有了突出的發(fā)展，各國著名電氣廠伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)有了突出的發(fā)展，各國著名電氣廠商相繼推出各自的交流伺服電動(dòng)機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器商相繼推出各自的交流伺服電動(dòng)機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器系列產(chǎn)品并不斷完善和更新。交流伺服系統(tǒng)已成系列產(chǎn)品并不斷完善和更新。交流伺服系統(tǒng)已成為當(dāng)代高性能伺服系統(tǒng)

2、的主要發(fā)展方向，使原來為當(dāng)代高性能伺服系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，使原來的直流伺服面臨被淘汰的危機(jī)。的直流伺服面臨被淘汰的危機(jī)。9090年代以后，世年代以后，世界各國已經(jīng)商品化了的交流伺服系統(tǒng)是采用全數(shù)界各國已經(jīng)商品化了的交流伺服系統(tǒng)是采用全數(shù)字控制的正弦波電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)。交流伺服驅(qū)動(dòng)字控制的正弦波電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)。交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置在傳動(dòng)領(lǐng)域的發(fā)展日新月異。裝置在傳動(dòng)領(lǐng)域的發(fā)展日新月異。Page 3 交流伺服電機(jī)結(jié)構(gòu)圖Page 4單擊此處添加標(biāo)題伺服電動(dòng)機(jī)又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。伺服電機(jī)分為:直流伺服電動(dòng)機(jī)交流伺服電動(dòng)機(jī)，其主要

3、特點(diǎn)是，當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。Page 5交流伺服電機(jī)組成交流伺服電機(jī)組成1、采用高電阻率的導(dǎo)電材料做成的高電阻率導(dǎo)條的鼠籠轉(zhuǎn)子。2、是采用鋁合金制成的空心杯形轉(zhuǎn)子。 伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成電磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在此磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)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(dòng)的角度。其定子上裝有兩個(gè)位置互差90的繞組。1、勵(lì)磁繞組Rf，它始終接在交流電壓Uf上；2、是控制繞組L，聯(lián)接控制信號(hào)電壓Uc。交流伺服電機(jī)交流伺服電機(jī) Page 6基本類型基本類型有三相和單相之分，也有鼠籠式和線繞式

4、，通常多用鼠籠式三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，與同容量的直流電動(dòng)機(jī)相比，質(zhì)量輕1/2，價(jià)格僅為直流電動(dòng)機(jī)的1/3。缺點(diǎn)是不能經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)范圍很廣的平滑調(diào)速，必須從電網(wǎng)吸收滯后的勵(lì)磁電流。因而令電網(wǎng)功率因數(shù)變壞。同步型交流伺服電動(dòng)機(jī)雖較感應(yīng)電動(dòng)機(jī)復(fù)雜，但比直流電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)單。它的定子與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)一樣，都在定子上裝有對(duì)稱三相繞組。而轉(zhuǎn)子卻不同，按不同的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)又分電磁式及非電磁式兩大類。非電磁式又分為磁滯式、永磁式和反應(yīng)式多種。 Page 7優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 2 2、定子繞組散熱比較方便定子繞組散熱比較方便。3 3、慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性。 1 1、無電刷和換向器。、無電刷和換向

5、器。 4 4、適應(yīng)于高速大力矩工作狀態(tài)適應(yīng)于高速大力矩工作狀態(tài)。Page 8缺點(diǎn)控制較復(fù)雜1驅(qū)動(dòng)器參數(shù)需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整PID參數(shù)確定2需要更多的連線3Page 9伺服電動(dòng)機(jī)與單機(jī)異步電動(dòng)機(jī)相比的顯著特點(diǎn)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大：1無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象3運(yùn)行范圍較廣2Page 10交流異步伺服電機(jī)的規(guī)格與性能Page 11交流異步伺服電機(jī)的規(guī)格與性能Page 12交流永磁伺服電機(jī)的規(guī)格與性能Page 13交流永磁伺服電機(jī)的規(guī)格與性能Page 14動(dòng)機(jī)類型的選擇：1、不需要調(diào)速的機(jī)械裝置應(yīng)優(yōu)先選用籠型異步電動(dòng)機(jī)2、對(duì)于負(fù)載周期性波動(dòng)的長(zhǎng)期工作機(jī)械,宜用繞線型異步電動(dòng)機(jī)3、需要補(bǔ)償電網(wǎng)功率因數(shù)及獲得穩(wěn)定的工作速度時(shí),優(yōu)先選用同

6、 步電動(dòng)機(jī)4、只需要幾種速度,但不要求調(diào)速時(shí)，選用多速異步電動(dòng)機(jī),采用 轉(zhuǎn)換開關(guān)等來切換你所需要的工作速度5、需要大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和恒功率調(diào)速的機(jī)械,宜選用直流電動(dòng)機(jī)6、起制動(dòng)和調(diào)速要求較高的機(jī)械,可選用直流電動(dòng)機(jī)或帶調(diào)速裝 置的交流電動(dòng)機(jī)Page 15幾大廠商的產(chǎn)品交流伺服電機(jī) 廠商日本法那克公司日本安川電機(jī)德國寶石公司美國Gettys美國AB公司德國西門子公司德國力士樂公司韓國三星公司小型交流伺服電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)器永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)MAC系列交流伺服電動(dòng)機(jī)IFT5系列三相永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)鐵氧體永磁的SD系列稀土永磁的SE系列A700全數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)無刷伺服電動(dòng)機(jī)BDS3型伺服驅(qū)動(dòng)器全數(shù)字永磁

7、交流伺服電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)Page 16IN CHINACHINAAlibabaTaoBaoPage 17 華大伺服驅(qū)動(dòng)器SBF-AL301產(chǎn)品說明：華大伺服驅(qū)動(dòng)器1.3KW SBF-AL301/130ST-M05025配SDK伺服電機(jī)SBF-AL301具有位置控制及內(nèi)部速度、外部速度、轉(zhuǎn)矩控制模式.華大SBF-AL301完全替代并超越邁信EP100-3A和凱恩帝 SD100伺服驅(qū)動(dòng)器，功能參數(shù)完全一樣，并添加新一代的軟件算法，進(jìn)一步提升硬件抗干擾能力,接線方式一樣，不用重新焊線，插頭插上就可以使，解決您焊線的煩惱。產(chǎn)品性能穩(wěn)定，一直深受廣大客戶的喜愛，廠家供貨,正品保障！一年免費(fèi)保修，終身提供

8、技術(shù)支持！Page 18 華大伺服驅(qū)動(dòng)器SBF-AL301Page 19 華大伺服驅(qū)動(dòng)器SBF-AL301Page 20 華大伺服驅(qū)動(dòng)器SBF-AL301Page 21 華大伺服驅(qū)動(dòng)器SBF-AL301Page 22 華大伺服驅(qū)動(dòng)器SBF-AL301Page 23 華大伺服驅(qū)動(dòng)器SBF-AL301Page 24 華大伺服驅(qū)動(dòng)器SBF-AL301Page 25交流伺服電機(jī)與伺服驅(qū)動(dòng)器適配表Page 262010-2014年中國電機(jī)制造行業(yè)銷售收入趨勢(shì)圖Page 272010-2014年中國電機(jī)制造行業(yè)利潤(rùn)總額趨勢(shì)圖Page 282010-2014年中國電機(jī)制造行業(yè)毛利率增長(zhǎng)趨勢(shì)毛利率毛利率201

9、0201120122013201418.22%17.60%17.32%16.57%16.46%Page 29全球高壓電機(jī)市場(chǎng)下游行業(yè)Page 30然而永磁交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的迅猛發(fā)展使直流伺服系統(tǒng)面臨被淘汰的危機(jī)20世紀(jì)80年代以來，隨著集成電路、電力電子技術(shù)流可變速驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，永磁交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)有了突出的發(fā)展，各國著名電氣廠商相繼不斷推出新的交流伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器系列產(chǎn)品交流伺服系統(tǒng)已成為當(dāng)代高性能伺服系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，使直流伺服系統(tǒng)面臨被淘汰的危機(jī)。Page 31產(chǎn)品現(xiàn)狀及未來潛力產(chǎn)品現(xiàn)狀產(chǎn)品現(xiàn)狀市場(chǎng)容量市場(chǎng)容量前景預(yù)測(cè)前景預(yù)測(cè)面臨挑戰(zhàn)面臨挑戰(zhàn)Page 32產(chǎn)品現(xiàn)狀及未來潛力目前我

10、國電機(jī)裝機(jī)總?cè)萘恳堰_(dá)4億多kW，年耗電量達(dá)12000億kWh，占全國總用電量的60%，占8000億kWh，占全國總用電量的40%左右，因此電機(jī)上的節(jié)能要求極大，也是節(jié)能效果最能體現(xiàn)的地方。采用新型電機(jī)設(shè)計(jì)、新工藝及新材料，通過降低電磁能、熱能、機(jī)械能的損耗來提高輸出效率，高效節(jié)能電機(jī)比傳統(tǒng)電機(jī)效率大約高3%-5%，目前達(dá)到2級(jí)能效指標(biāo)電機(jī)的占比不足10%，因此其發(fā)展空間廣闊。隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)及制理論的發(fā)展和應(yīng)用，中小型電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛作為世界第一汽車制造和消費(fèi)大國，我國汽車業(yè)在未來5-10年將保持10%-15%的復(fù)合增長(zhǎng)率，汽車微電機(jī)市場(chǎng)容量增速可長(zhǎng)期維持在15%以

11、上。除了汽車行業(yè)以外，我國微特電機(jī)市場(chǎng)的發(fā)展前景廣闊。根據(jù)節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，到2015年，純電機(jī)作為機(jī)械裝備上不可或缺的組件之一，電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車?yán)塾?jì)產(chǎn)銷量力爭(zhēng)達(dá)到50萬輛；到2020年，累計(jì)產(chǎn)銷量超過500萬輛。我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)在未來數(shù)年將迎來快速增長(zhǎng)階段，而這將帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模迅速增長(zhǎng)。隨著國家節(jié)能減排的積極推行及高效節(jié)能電機(jī)補(bǔ)貼政策的逐步落實(shí)，高效節(jié)能電機(jī)業(yè)將迎來爆發(fā)式的增長(zhǎng)。未來幾年，節(jié)能電機(jī)設(shè)備占國內(nèi)新增中小型機(jī)電設(shè)備的比例將達(dá)到60%以上，節(jié)能機(jī)電設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到500億元左右。產(chǎn)品現(xiàn)狀產(chǎn)品現(xiàn)狀 市場(chǎng)容量市場(chǎng)容量Page 33產(chǎn)品現(xiàn)狀及未來潛力n目前

12、，中國電機(jī)占全球電機(jī)的市場(chǎng)份額約21.5，這一數(shù)據(jù)隨著國際經(jīng)濟(jì)大環(huán)境的回暖變化還會(huì)增加。國內(nèi)市場(chǎng)，在下一個(gè)五年規(guī)劃中將增長(zhǎng)更快，特別是高效能電機(jī)的市場(chǎng)將有很大的增大空間。電機(jī)未來的趨勢(shì)在2015年之后，電機(jī)需求將向IE2類標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)轉(zhuǎn)移，至于超高效率IE4類型的電機(jī)的市場(chǎng)占有率并不高。據(jù)預(yù)測(cè)，2015年，IE4類型的超高效電機(jī)市場(chǎng)份額將占5。隨著這股經(jīng)濟(jì)回暖之風(fēng)，電機(jī)需求將比2013年高出7-10。而企業(yè)為趕上國家政策扶持的“高鐵”，在高效電機(jī)的使用推廣上將加大投入，對(duì)比2013年，預(yù)計(jì)完成能效計(jì)劃的高效電機(jī)推廣率在95以上，電機(jī)節(jié)能系統(tǒng)的改造有一定的突破。非工業(yè)領(lǐng)域的電機(jī)應(yīng)用消費(fèi)一直是電機(jī)產(chǎn)業(yè)

13、的驅(qū)動(dòng)力。汽車行業(yè)是非工業(yè)電機(jī)的主要買家，輕型車輛平均每輛汽車有30多個(gè)電動(dòng)機(jī)。家電和住宅產(chǎn)品中使用電動(dòng)機(jī)的需求。相比家電的增長(zhǎng)，住宅HVAC系統(tǒng)有望帶動(dòng)電機(jī)更快的增長(zhǎng)。經(jīng)濟(jì)回暖是大環(huán)境，政策是促進(jìn)力，市場(chǎng)是原動(dòng)力。2015年，把握產(chǎn)業(yè)方向，結(jié)合政策指標(biāo)，對(duì)于電機(jī)行業(yè)市場(chǎng)來說又是一個(gè)新的局面前景預(yù)測(cè)前景預(yù)測(cè) 未來前景未來前景機(jī)遇：現(xiàn)在歐美等發(fā)達(dá)國家從事傳統(tǒng)電機(jī)生產(chǎn)的企業(yè)已經(jīng)越來越少，中國的電機(jī)企業(yè)就有可能成為他們的進(jìn)口商。國內(nèi)現(xiàn)有存量電機(jī)中高效電機(jī)比重不到5%，生產(chǎn)的高效電機(jī)主要銷往國外。同時(shí)，高效電機(jī)在中國的應(yīng)用比例目前僅為23%25%。挑戰(zhàn)：雖然我國已漸漸成為電機(jī)制造大國，掌握了高效及超高

14、效節(jié)能電機(jī)生產(chǎn)技術(shù)，但從整體看，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力仍然較弱。電機(jī)用量大、能效水平低。近年來，我國雖然在高效電機(jī)研發(fā)方面與國際水平基本保持同步，技術(shù)進(jìn)步非常樂觀。但遺憾的是我們國家生產(chǎn)的IE3電機(jī)國內(nèi)應(yīng)用得太少，大部分用于出口。不難看出，我國在高效電機(jī)方面還存在巨大的挑戰(zhàn)。未來，一方面要深入開展電機(jī)及其系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)研究。另一方面要制訂電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能相關(guān)導(dǎo)則、標(biāo)準(zhǔn)，如系統(tǒng)節(jié)能改造導(dǎo)則、專用領(lǐng)域的電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能檢測(cè)、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等。除此之外，還要建立電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能認(rèn)證機(jī)構(gòu)，如市場(chǎng)準(zhǔn)入認(rèn)證、節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證、各類高效電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能認(rèn)證等。Page 34伺服電機(jī)行業(yè)應(yīng)用普遍廣泛應(yīng)用于ATM機(jī)、噴繪機(jī)、刻字機(jī)、寫真機(jī)、噴涂設(shè)備、

15、醫(yī)療儀器及設(shè)備、計(jì)算機(jī)外設(shè)及海量存儲(chǔ)設(shè)備、精工業(yè)控制系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化、機(jī)器人等領(lǐng)域。特別適合要求運(yùn)行平穩(wěn)、低噪音、響應(yīng)快、使用壽命長(zhǎng)、高輸出扭矩的應(yīng)用場(chǎng)合。伺服電機(jī)在電腦繡花機(jī)等紡織機(jī)械設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用，這類步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)是保持轉(zhuǎn)矩不高，頻繁啟動(dòng)反應(yīng)速度快、運(yùn)轉(zhuǎn)噪音低、運(yùn)行平穩(wěn)、控制性能好、整機(jī)成本低其他其他others發(fā)展問題目前：發(fā)展空間廣闊、目前：發(fā)展空間廣闊、市場(chǎng)容量大，經(jīng)濟(jì)動(dòng)力市場(chǎng)容量大，經(jīng)濟(jì)動(dòng)力大大挑戰(zhàn)：挑戰(zhàn)：行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力較弱。電機(jī)用量大、行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力較弱。電機(jī)用量大、能效水平低能效水平低，國家生產(chǎn)的國家生產(chǎn)的IE3電機(jī)國電機(jī)國內(nèi)應(yīng)用得太少內(nèi)應(yīng)用得太少，高效電機(jī)方面還存在高效電機(jī)方面還存在巨大的挑戰(zhàn)巨大的挑戰(zhàn)未來：未來：一方面要深入開展電機(jī)及一方面要深入開展電機(jī)及其系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)研究。另一方面其系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)研究。另一方面要制訂要制訂電機(jī)電機(jī)系統(tǒng)系統(tǒng)節(jié)能相關(guān)導(dǎo)則、節(jié)能相關(guān)導(dǎo)則、標(biāo)準(zhǔn)，建立電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能認(rèn)證機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，建立電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能認(rèn)證機(jī)構(gòu)構(gòu)Page 36未來電機(jī)的發(fā)展方向如何結(jié)合控制理論新的發(fā)展，引進(jìn)一些先進(jìn)的“復(fù)合型控制策略” 以改進(jìn)“控制器”性能是當(dāng)前發(fā)展高性能交 流伺服系統(tǒng)的一個(gè)主要“突破口”電動(dòng)機(jī)、反饋、 控制、驅(qū)動(dòng)、 通訊的縱向一體化成為當(dāng)前小功率伺服系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展方向?qū)崿F(xiàn)其通用化通用型驅(qū)動(dòng)器配置有大量的參數(shù)和豐富的