伺服電機(jī)應(yīng)用及維護(hù)資料課件

伺服電機(jī)應(yīng)用及檢測(cè)與維護(hù)

服務(wù)部楊曉斌

2011-5-22伺服電機(jī)應(yīng)用及檢測(cè)與維護(hù)目錄一.伺服電機(jī)的概念二.永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式三.永磁同步電機(jī)的旋轉(zhuǎn)、啟動(dòng)原理四.伺服電機(jī)的冷卻方式和絕緣等級(jí)五.匯川伺服電機(jī)介紹六.伺服電機(jī)安裝使用注意事項(xiàng)七.伺服電機(jī)日常監(jiān)測(cè)和維護(hù)目錄一.伺服電機(jī)的概念

按照“伺服”的概念，伺服電機(jī)并非單指某一類型的電機(jī)，只要是在伺服控制系統(tǒng)中能夠滿足任務(wù)所要求的精度、快速響應(yīng)性以及抗干擾性，就可以稱之為伺服電機(jī)。通常，控制電機(jī)為能夠達(dá)到伺服控制的性能要求，都需要具有位置/速度檢測(cè)部件。伺服電機(jī)可以是直流電機(jī)、永磁同步電機(jī)，也可以是步進(jìn)電機(jī)，當(dāng)然還可以是直線電機(jī)，但是通常所說(shuō)的伺服電機(jī)多半指的是永磁同步電機(jī)。永磁同步伺服電機(jī)的運(yùn)行原理與直流電機(jī)非常類似，永磁同步伺服電機(jī)采用電子整流取代傳統(tǒng)直流電機(jī)的機(jī)械式整流，從而消除了電刷、換向片的機(jī)械損耗和電流限制。永磁同步電機(jī)的永磁體是在轉(zhuǎn)子上，而繞組是在定子上的，這正好和傳統(tǒng)的直流電機(jī)相反。⑴無(wú)電刷和換向器，因此工作可靠，對(duì)維護(hù)和保養(yǎng)要求低。⑵定子繞組散熱比較方便。⑶慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性。⑷適應(yīng)于高速大力矩工作狀態(tài)。⑸同功率下有較小的體積和重量。一.伺服電機(jī)的概念按照“伺服”的概念，伺服電機(jī)并非單指某一類型的電機(jī)，與電勵(lì)磁的同步電機(jī)不同，永磁同步電機(jī)采用高磁能積、高內(nèi)稟矯頑力的銣鐵硼Nd2Fe14B永磁材料制造成特定的形狀，在電機(jī)的定子或轉(zhuǎn)子形成氣隙磁場(chǎng)。永磁同步電機(jī)的分類方法比較多：按工作主磁場(chǎng)方向的不同，可分為徑向磁場(chǎng)式和軸向磁場(chǎng)式；按電樞繞組位置的不同，可分為常規(guī)式和外轉(zhuǎn)子式；按轉(zhuǎn)子上有無(wú)起動(dòng)繞組，可分為異步起動(dòng)永磁同步電機(jī)和調(diào)速永磁同步電機(jī)；按供電電流波形的不同，可分為矩形波永磁同步電機(jī)和正弦波永磁同步電機(jī)。永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式一般就是指轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)是永磁同步電機(jī)的關(guān)鍵和核心。根據(jù)永磁體在轉(zhuǎn)子上位置的不同，現(xiàn)在普遍使用的轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)一般有2種：表面式和內(nèi)埋式。二.永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式與電勵(lì)磁的同步電機(jī)不同，永磁同步電機(jī)采用高磁能積、高內(nèi)稟矯頑表面式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)中，永磁體通常呈瓦片形，位于轉(zhuǎn)子鐵芯的外表面上，提供磁路的方向徑向，且永磁體外表面與定子鐵芯內(nèi)圓之間一般套以起保護(hù)作用的非磁性圓筒，或在永磁磁極表面包以無(wú)緯玻璃絲帶作保護(hù)層。表面式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)又分為凸出式和插入式兩種。二.永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式表面式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)中，永磁體通常呈瓦片形，位于轉(zhuǎn)子鐵芯的外表內(nèi)埋式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)的永磁體位于轉(zhuǎn)子內(nèi)部，永磁體表面與定子鐵芯內(nèi)圓之間有鐵磁材料制成的極靴，極靴中可以放置銅條籠或鑄鋁籠，起阻尼或起動(dòng)作用，動(dòng)、穩(wěn)態(tài)性能好，廣泛用于要求有自起動(dòng)能力或動(dòng)態(tài)性能高的永磁同步電機(jī)。在該結(jié)構(gòu)中，永磁體受到極靴的保護(hù)，其轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱所產(chǎn)生的的磁阻轉(zhuǎn)矩也有助于提高電機(jī)的過(guò)載能力和功率密度，而且易于弱磁擴(kuò)速。內(nèi)埋式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)又可以分為徑向式、切向式和混合式3種。二.永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式內(nèi)埋式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)的永磁體位于轉(zhuǎn)子內(nèi)部，永磁體表面與定子鐵芯三.永磁同步電機(jī)的旋轉(zhuǎn)、啟動(dòng)原理1—定子繞組等效磁極2—定子鐵心3—轉(zhuǎn)子鐵心4—轉(zhuǎn)子磁極電機(jī)的定子電樞繞組在三相正弦交流電流的作用下之下，在定轉(zhuǎn)子之間的氣隙中所產(chǎn)生一個(gè)合成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)在“同性相斥、異性相吸”的受力過(guò)程中，必然會(huì)跟著定子等效磁場(chǎng)一起旋轉(zhuǎn)起來(lái)。實(shí)際上，一臺(tái)永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)不論有多么復(fù)雜，都可以用這個(gè)物理模型來(lái)描述。

n=60f/p

其中：n（r/min）電機(jī)同步轉(zhuǎn)速f（Hz）電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)頻率p電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極對(duì)數(shù)三.永磁同步電機(jī)的旋轉(zhuǎn)、啟動(dòng)原理1—定子繞組等效磁極三.永磁同步電機(jī)的旋轉(zhuǎn)、啟動(dòng)原理同步電機(jī)的啟動(dòng)問(wèn)題：

同步電機(jī)不同于異步電機(jī)，是不能實(shí)現(xiàn)自啟動(dòng)的（即接入380V電網(wǎng)，不能自行啟動(dòng)）。為什么呢？當(dāng)同步電機(jī)直接接入50HZ的工頻電網(wǎng)時(shí)，定子線圈產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為60f/p.由于是同步電機(jī)，此時(shí)永磁轉(zhuǎn)子總是企圖跟隨定子磁場(chǎng)同步旋轉(zhuǎn)，但是由于轉(zhuǎn)子的慣量和負(fù)載慣量總是企圖阻止轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，因此，高速的定子磁場(chǎng)總是當(dāng)轉(zhuǎn)子準(zhǔn)備要旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，掠過(guò)了轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)表面。馬達(dá)不能啟動(dòng)，而處于交替磁場(chǎng)的變化中，表現(xiàn)出振動(dòng)現(xiàn)象。因此，同步電機(jī)的啟動(dòng)和同步成為人們思考的問(wèn)題？？？啟動(dòng)辦法：

1：主機(jī)拖入同步，甩離主機(jī)同步運(yùn)行

簡(jiǎn)述：用一臺(tái)原動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)同步電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)，當(dāng)接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，利用離心開(kāi)關(guān)接通50HZ工頻，同步電機(jī)開(kāi)始運(yùn)行。三.永磁同步電機(jī)的旋轉(zhuǎn)、啟動(dòng)原理同步電機(jī)的啟動(dòng)問(wèn)題：三.永磁同步電機(jī)的旋轉(zhuǎn)、啟動(dòng)原理2：異步啟動(dòng)同步運(yùn)行簡(jiǎn)述：在同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子上的永磁體內(nèi)圓，另外鑄造一個(gè)籠型轉(zhuǎn)子。這樣，投入工頻電源時(shí)，由于異步鼠籠的作用，做異步旋轉(zhuǎn)。當(dāng)接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，被自然牽入同步運(yùn)行。缺點(diǎn)：有異步附加轉(zhuǎn)矩。3：變頻啟動(dòng)同步運(yùn)行簡(jiǎn)述：采用VF型變頻器，利用N=60F/P.用變頻從0速慢慢往上提升頻率，以便等待轉(zhuǎn)子克服轉(zhuǎn)子慣量和負(fù)載慣量。缺點(diǎn)：VF型本意是控制磁通，而同步機(jī)并不需要控制磁通，因此，VF僅僅可以調(diào)速而已，但沒(méi)有低頻力矩特性4：閉環(huán)矢量控制

通過(guò)編碼器檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁極位置，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制。三.永磁同步電機(jī)的旋轉(zhuǎn)、啟動(dòng)原理2：異步啟動(dòng)同步運(yùn)行三.永磁同步電機(jī)的旋轉(zhuǎn)、啟動(dòng)原理4：閉環(huán)矢量控制---電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置的確定

與轉(zhuǎn)子同軸的復(fù)合式光電碼盤，除輸出A、B、Z基本信號(hào)外，還輸出U、V、W位置信號(hào)。在電機(jī)初始上電時(shí)，由U、V、W狀態(tài)可以判定電機(jī)所處電角度的相應(yīng)區(qū)間。

系統(tǒng)得到啟動(dòng)指令后，通過(guò)I/O讀入編碼器的UVW信號(hào)，判斷當(dāng)前轉(zhuǎn)子處于哪個(gè)電角度區(qū)間（扇區(qū)），再給出該扇區(qū)的角平分線對(duì)應(yīng)的固定定子電流矢量，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，拉動(dòng)轉(zhuǎn)子到這個(gè)位置。此過(guò)程稱為轉(zhuǎn)子的初始定位。在初始位置搜索過(guò)程中，可以發(fā)現(xiàn)電機(jī)有微振現(xiàn)象。對(duì)于極對(duì)數(shù)為P的電機(jī)，初始定位中最大轉(zhuǎn)子振動(dòng)幅度是物理角度30°/P。譬如8極電機(jī)，初始定位中最大轉(zhuǎn)子振動(dòng)幅度是物理角度7.5°。三.永磁同步電機(jī)的旋轉(zhuǎn)、啟動(dòng)原理4：閉環(huán)矢量控制---電機(jī)轉(zhuǎn)四.伺服電機(jī)冷卻方式和絕緣等級(jí)1.冷卻方式：自然冷卻（一般體積最大）

強(qiáng)制風(fēng)冷（同功率降低體積、額外噪聲源、風(fēng)扇）

強(qiáng)制液冷（很高功率密度、降低體積和成本、應(yīng)用范圍較窄、工藝相對(duì)復(fù)雜）2.電機(jī)絕緣等級(jí)---指所用絕緣材料的耐熱等級(jí)

Y---90℃A---105℃E---120℃

B---130℃F---155℃H---180℃電機(jī)絕緣材料遵循“八度原則”：每超過(guò)容許極限溫度8度，壽命減半！四.伺服電機(jī)冷卻方式和絕緣等級(jí)1.冷卻方式：電機(jī)絕緣材料遵循五.匯川伺服電機(jī)介紹

1.高性能永磁同步伺服電機(jī)

ISMVISMH油封降低輸出扭矩額定值：80～95%過(guò)載倍數(shù)：3倍（瞬時(shí)）五.匯川伺服電機(jī)介紹1.高性能永磁同步伺服電機(jī)IS五.匯川伺服電機(jī)介紹

2.通用交流伺服電機(jī)

（ISMG）注塑、油壓機(jī)彎箍、校直設(shè)備鋼板剪切彈簧繞制風(fēng)冷/自然冷旋變/光電五.匯川伺服電機(jī)介紹2.通用交流伺服電機(jī)（ISMG）五.匯川伺服電機(jī)介紹

3.直驅(qū)伺服電機(jī)

（ISMD）電梯、注塑機(jī)電動(dòng)門ABZ光電編碼器塑料擠出、吹瓶、吹膜光電/旋變水冷五.匯川伺服電機(jī)介紹3.直驅(qū)伺服電機(jī)（ISMD）電五.匯川伺服電機(jī)介紹

ISMD（直驅(qū)）例:ISMD1-3E0120D-R141X轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩特性圖五.匯川伺服電機(jī)介紹ISMD（直驅(qū)）五.匯川伺服電機(jī)介紹

4.ISMG電機(jī)結(jié)構(gòu)部件五.匯川伺服電機(jī)介紹4.ISMG電機(jī)結(jié)構(gòu)部件五.匯川伺服電機(jī)介紹

5.拆卸維修ISMG電機(jī)步驟（無(wú)風(fēng)罩電機(jī)）1.拆下接線盒中各端子連接線.2.拆下?lián)醢逅膫€(gè)固定螺絲,取出檔板.3.拆下編碼器固定螺絲,用M5螺絲從后端頂出編碼器.（注,不能強(qiáng)行拉出編碼器,易損壞編碼器內(nèi)部碼盤）.4.拆下后端蓋螺絲,用膠棒輕輕搞出后端蓋.5.用專用治具套在轉(zhuǎn)子上,將整個(gè)轉(zhuǎn)子邊前端蓋一起取出.6.拆下軸承檔圈,取出前端蓋.7.取出前后軸承.五.匯川伺服電機(jī)介紹5.拆卸維修ISMG電機(jī)步驟六.伺服電機(jī)安裝使用注意事項(xiàng)

1.交流伺服電機(jī)的油水保護(hù)A：伺服電機(jī)可以用在會(huì)受水或油滴侵襲的場(chǎng)所，但是它不是全防水或防油的。因此，伺服電機(jī)不應(yīng)當(dāng)放置或使用在水中或油侵的環(huán)境中。B：如果伺服電機(jī)連接到一個(gè)減速齒輪，使用伺服電機(jī)時(shí)應(yīng)當(dāng)加油封，以防止減速齒輪的油進(jìn)入伺服電機(jī)。

C：伺服電機(jī)的電纜不要浸沒(méi)在油或水中。六.伺服電機(jī)安裝使用注意事項(xiàng)1.交流伺服電機(jī)的油水保護(hù)六.伺服電機(jī)安裝使用注意事項(xiàng)

2.伺服電機(jī)電纜→減輕應(yīng)力A：確保電纜不因外部彎曲力或自身重量而受到力矩或垂直負(fù)荷，尤其是在電纜出口處或連接處。B：在伺服電機(jī)移動(dòng)的情況下，應(yīng)把電纜（就是隨電機(jī)配置的那根）牢固地固定到一個(gè)靜止的部分（相對(duì)電機(jī)），并且應(yīng)當(dāng)用一個(gè)裝在電纜支座里的附加電纜來(lái)延長(zhǎng)它，這樣彎曲應(yīng)力可以減到最小。C：電纜的彎頭半徑做到盡可能大。六.伺服電機(jī)安裝使用注意事項(xiàng)2.伺服電機(jī)電纜→減輕應(yīng)力六.伺服電機(jī)安裝使用注意事項(xiàng)

3.伺服電機(jī)允許的軸端負(fù)載A：確保在安裝和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)加到伺服電機(jī)軸上的徑向和軸向負(fù)載控制在每種型號(hào)的規(guī)定值以內(nèi)。B：在安裝一個(gè)剛性聯(lián)軸器時(shí)要格外小心，特別是過(guò)度的彎曲負(fù)載可能導(dǎo)致軸端和軸承的損壞或磨損C：最好用柔性聯(lián)軸器，以便使徑向負(fù)載低于允許值，此物是專為高機(jī)械強(qiáng)度的伺服電機(jī)設(shè)計(jì)的。D：關(guān)于允許軸負(fù)載，請(qǐng)參閱“允許的軸負(fù)荷表”（使用說(shuō)明書(shū)）。

4、伺服電機(jī)安裝注意A：在安裝/拆卸耦合部件到伺服電機(jī)軸端時(shí)，不要用錘子直接敲打軸端。（錘子直接敲打軸端，伺服電機(jī)軸另一端的編碼器要被敲壞）B：竭力使軸端對(duì)齊到最佳狀態(tài)（對(duì)不好可能導(dǎo)致振動(dòng)或軸承損壞）。六.伺服電機(jī)安裝使用注意事項(xiàng)3.伺服電機(jī)允許的軸端負(fù)載七.伺服電機(jī)日常監(jiān)測(cè)和維護(hù)1.電機(jī)試運(yùn)行前的檢測(cè)

1）檢查伺服電機(jī)，確保沒(méi)有外部損傷

2）檢查伺服電機(jī)固定部件，確保連接緊固

3）檢查伺服電機(jī)軸，確保旋轉(zhuǎn)流暢（帶油封伺服電機(jī)軸偏緊是正常狀態(tài)）

4）檢查伺服電機(jī)編碼器連接器以及電源連接器，確保接線正確并且連接緊固

5）安裝環(huán)境是否良好。散熱條件、灰塵，油污，水等其它因素對(duì)電機(jī)是否有影響。

七.伺服電機(jī)日常監(jiān)測(cè)和維護(hù)1.電機(jī)試運(yùn)行前的檢測(cè)七.伺服電機(jī)日常監(jiān)測(cè)和維護(hù)2.試運(yùn)行檢測(cè)

1）空載點(diǎn)動(dòng)試運(yùn)行，確保電機(jī)運(yùn)行正常，無(wú)異音及其它不良現(xiàn)象。

2）負(fù)載運(yùn)行前，確保機(jī)械連接可靠，（使用帶制動(dòng)器伺服電機(jī)時(shí)，在確認(rèn)制動(dòng)器動(dòng)作前，請(qǐng)預(yù)先實(shí)施防止機(jī)械自然掉落或因外力引起的振協(xié)等措施。）并確認(rèn)伺服電機(jī)的動(dòng)作和制動(dòng)器動(dòng)作正常工作。

3）確認(rèn)伺服電機(jī)的運(yùn)行是否滿足機(jī)械的動(dòng)作規(guī)格。

4）確保為防止操作中發(fā)生異常，緊急停止裝置是否正確有效。

注：誤操作不但可能會(huì)損壞機(jī)械裝置，而且還會(huì)導(dǎo)致人身傷害事故！七.伺服電機(jī)日常監(jiān)測(cè)和維護(hù)2.試運(yùn)行檢測(cè)七.伺服電機(jī)日常監(jiān)測(cè)和維護(hù)3.電機(jī)運(yùn)行的檢測(cè)

1）運(yùn)行方向是否正確。

2）控制是否恰當(dāng)。

3）電機(jī)運(yùn)行時(shí)是否有異音抖動(dòng)等不良現(xiàn)象。

4）用驅(qū)動(dòng)器監(jiān)測(cè)，電壓、電流、反電勢(shì)等是否正常。

5）檢查電機(jī)運(yùn)行溫升是否正常。

七.伺服電機(jī)日常監(jiān)測(cè)和維護(hù)3.電機(jī)運(yùn)行的檢測(cè)七.伺服電機(jī)日常監(jiān)測(cè)和維護(hù)4.常見(jiàn)故障的判斷和維修方法1）電機(jī)不起動(dòng)

電源未接通？電機(jī)內(nèi)部卡死？編碼器信號(hào)線未接通？過(guò)載堵轉(zhuǎn)？選型不對(duì)？驅(qū)動(dòng)器設(shè)置不正確？驅(qū)動(dòng)器故障？…七.伺服電機(jī)日常監(jiān)測(cè)和維護(hù)4.常見(jiàn)故障的判斷和維修方法七.伺服電機(jī)日常監(jiān)測(cè)和維護(hù)4.常見(jiàn)故障的判斷和維修方法2）電機(jī)帶不動(dòng)負(fù)載（通常報(bào)ER620,電機(jī)過(guò)載）

確定所帶負(fù)載是否在有超載？確定驅(qū)動(dòng)器各項(xiàng)參數(shù)是否合理？（如H0a0406電機(jī)過(guò)載保護(hù)增益及電流降低額定值等其它參數(shù)）確定UVW輸出是否接錯(cuò)或缺相？確定內(nèi)部線圈是否有燒毀？（如果有燒的痕跡，請(qǐng)停止使用電機(jī)）確定電機(jī)空載在額定轉(zhuǎn)速下，反電勢(shì)是否正常？（即轉(zhuǎn)子是否消磁，如反電勢(shì)較低，則電機(jī)轉(zhuǎn)子磁缸已退磁，需更換轉(zhuǎn)子）

七.伺服電機(jī)日常監(jiān)測(cè)和維護(hù)4.常見(jiàn)故障的判斷和維修方法七.伺服電機(jī)日常監(jiān)測(cè)和維護(hù)

4.常見(jiàn)故障的判斷和維修方法3）電機(jī)發(fā)生異響

機(jī)械安裝不良：電機(jī)螺絲松動(dòng)、聯(lián)軸器軸心未對(duì)準(zhǔn)、聯(lián)軸器失去平衡軸承內(nèi)異響：檢查軸承附近聲音和振動(dòng)狀況信號(hào)干擾：輸入信號(hào)線規(guī)格不符合（芯0.12的雙絞屏蔽線)輸入信號(hào)線長(zhǎng)度不符合（3M，阻抗100歐以下）編碼器信號(hào)受到干擾：規(guī)格不對(duì)（芯0.12的雙絞屏蔽線)長(zhǎng)度不符合（20m以下）線破損

編碼器受到過(guò)大振動(dòng)和沖擊編碼器故障(如掉信號(hào),對(duì)地短路\開(kāi)路等)接地狀況(連接設(shè)備地線,以免信號(hào)線分流)電磁方面：電機(jī)過(guò)載運(yùn)行；三相電流不平衡；缺相；

七.伺服電機(jī)日常監(jiān)測(cè)和維護(hù)4.常見(jiàn)故障的判斷和維修方法七.伺服電機(jī)日常監(jiān)測(cè)和維護(hù)4.常見(jiàn)故障的判斷和維修方法4）電機(jī)過(guò)熱

環(huán)境溫度過(guò)高？表面不干凈？過(guò)載？缺相？電源諧波過(guò)大？風(fēng)扇不轉(zhuǎn)？低速長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行？外部散熱空間不夠？

七.伺服電機(jī)日常監(jiān)測(cè)和維護(hù)4.常見(jiàn)故障的判斷和維修方法七.伺服電機(jī)日常監(jiān)測(cè)和維護(hù)4.常見(jiàn)故障的判斷和維修方法5）電機(jī)為什么會(huì)產(chǎn)生軸電流？

電機(jī)的軸－－-軸承座－－-底座回路中的電流稱為軸電流。產(chǎn)生的原因：（1）磁場(chǎng)不對(duì)稱；（2）供電電流中有諧波；（3）制造、安裝不好，轉(zhuǎn)子偏心造成氣隙不勻；（4）可拆式定子鐵心兩個(gè)半圓間有縫隙；（5）有扇形疊成的定子鐵心的拼片數(shù)目選擇不合適。軸電流危害：使電機(jī)軸承表面或滾珠受到侵蝕，形程點(diǎn)狀微孔，使軸承運(yùn)轉(zhuǎn)性能惡化，摩擦損耗和發(fā)熱增加，最終造成軸承燒毀。預(yù)防軸電流：1）消除脈動(dòng)磁通和電源諧波（如在驅(qū)動(dòng)器輸出側(cè)加裝交流電抗器）；

2）電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，將滑動(dòng)軸承的軸承座和底座絕緣，滾動(dòng)軸承的外圈和端蓋絕緣。七.伺服電機(jī)日常監(jiān)測(cè)和維護(hù)4.常見(jiàn)故障的判斷和維修方法七.伺服電機(jī)日常監(jiān)測(cè)和維護(hù)5.日常例行檢查與維護(hù)由于AC伺服電機(jī)不帶電刷,因此只需進(jìn)行日常的簡(jiǎn)單檢查即可。如下表:

檢查項(xiàng)目檢查時(shí)間檢查、保養(yǎng)要領(lǐng)備注振動(dòng)與聲音的確認(rèn)每天根據(jù)感覺(jué)以及聽(tīng)覺(jué)判斷與平時(shí)相比沒(méi)有增大外觀檢查根據(jù)污損狀況用布擦拭或用氣槍清掃

絕緣電阻的測(cè)量至少每年1次切斷與伺服驅(qū)動(dòng)器的連接，用500V兆歐表測(cè)量絕緣電阻（伺服電機(jī)動(dòng)力線U、V、W分別與電機(jī)外殼之間），電阻值超過(guò)5兆歐則為正常！當(dāng)為5兆歐以下時(shí)，請(qǐng)停止使用?。∮头獾母鼡Q至少每5000H/次從機(jī)械上拆下伺服電機(jī)，然后更換油封。僅限帶油封的伺服電機(jī)綜合檢查至少20000H/次或5年/次

七.伺服電機(jī)日常監(jiān)測(cè)和維護(hù)5.日常例行檢查與維護(hù)檢查項(xiàng)目檢查

攜手風(fēng)雨同舟，共創(chuàng)美好未來(lái)攜手風(fēng)雨同舟，共創(chuàng)美好未來(lái)伺服電機(jī)應(yīng)用及檢測(cè)與維護(hù)

服務(wù)部楊曉斌

2011-5-22伺服電機(jī)應(yīng)用及檢測(cè)與維護(hù)目錄一.伺服電機(jī)的概念二.永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式三.永磁同步電機(jī)的旋轉(zhuǎn)、啟動(dòng)原理四.伺服電機(jī)的冷卻方式和絕緣等級(jí)五.匯川伺服電機(jī)介紹六.伺服電機(jī)安裝使用注意事項(xiàng)七.伺服電機(jī)日常監(jiān)測(cè)和維護(hù)目錄一.伺服電機(jī)的概念

按照“伺服”的概念，伺服電機(jī)并非單指某一類型的電機(jī)，只要是在伺服控制系統(tǒng)中能夠滿足任務(wù)所要求的精度、快速響應(yīng)性以及抗干擾性，就可以稱之為伺服電機(jī)。通常，控制電機(jī)為能夠達(dá)到伺服控制的性能要求，都需要具有位置/速度檢測(cè)部件。伺服電機(jī)可以是直流電機(jī)、永磁同步電機(jī)，也可以是步進(jìn)電機(jī)，當(dāng)然還可以是直線電機(jī)，但是通常所說(shuō)的伺服電機(jī)多半指的是永磁同步電機(jī)。永磁同步伺服電機(jī)的運(yùn)行原理與直流電機(jī)非常類似，永磁同步伺服電機(jī)采用電子整流取代傳統(tǒng)直流電機(jī)的機(jī)械式整流，從而消除了電刷、換向片的機(jī)械損耗和電流限制。永磁同步電機(jī)的永磁體是在轉(zhuǎn)子上，而繞組是在定子上的，這正好和傳統(tǒng)的直流電機(jī)相反。⑴無(wú)電刷和換向器，因此工作可靠，對(duì)維護(hù)和保養(yǎng)要求低。⑵定子繞組散熱比較方便。⑶慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性。⑷適應(yīng)于高速大力矩工作狀態(tài)。⑸同功率下有較小的體積和重量。一.伺服電機(jī)的概念按照“伺服”的概念，伺服電機(jī)并非單指某一類型的電機(jī)，與電勵(lì)磁的同步電機(jī)不同，永磁同步電機(jī)采用高磁能積、高內(nèi)稟矯頑力的銣鐵硼Nd2Fe14B永磁材料制造成特定的形狀，在電機(jī)的定子或轉(zhuǎn)子形成氣隙磁場(chǎng)。永磁同步電機(jī)的分類方法比較多：按工作主磁場(chǎng)方向的不同，可分為徑向磁場(chǎng)式和軸向磁場(chǎng)式；按電樞繞組位置的不同，可分為常規(guī)式和外轉(zhuǎn)子式；按轉(zhuǎn)子上有無(wú)起動(dòng)繞組，可分為異步起動(dòng)永磁同步電機(jī)和調(diào)速永磁同步電機(jī)；按供電電流波形的不同，可分為矩形波永磁同步電機(jī)和正弦波永磁同步電機(jī)。永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式一般就是指轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)是永磁同步電機(jī)的關(guān)鍵和核心。根據(jù)永磁體在轉(zhuǎn)子上位置的不同，現(xiàn)在普遍使用的轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)一般有2種：表面式和內(nèi)埋式。二.永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式與電勵(lì)磁的同步電機(jī)不同，永磁同步電機(jī)采用高磁能積、高內(nèi)稟矯頑表面式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)中，永磁體通常呈瓦片形，位于轉(zhuǎn)子鐵芯的外表面上，提供磁路的方向徑向，且永磁體外表面與定子鐵芯內(nèi)圓之間一般套以起保護(hù)作用的非磁性圓筒，或在永磁磁極表面包以無(wú)緯玻璃絲帶作保護(hù)層。表面式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)又分為凸出式和插入式兩種。二.永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式表面式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)中，永磁體通常呈瓦片形，位于轉(zhuǎn)子鐵芯的外表內(nèi)埋式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)的永磁體位于轉(zhuǎn)子內(nèi)部，永磁體表面與定子鐵芯內(nèi)圓之間有鐵磁材料制成的極靴，極靴中可以放置銅條籠或鑄鋁籠，起阻尼或起動(dòng)作用，動(dòng)、穩(wěn)態(tài)性能好，廣泛用于要求有自起動(dòng)能力或動(dòng)態(tài)性能高的永磁同步電機(jī)。在該結(jié)構(gòu)中，永磁體受到極靴的保護(hù)，其轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱所產(chǎn)生的的磁阻轉(zhuǎn)矩也有助于提高電機(jī)的過(guò)載能力和功率密度，而且易于弱磁擴(kuò)速。內(nèi)埋式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)又可以分為徑向式、切向式和混合式3種。二.永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式內(nèi)埋式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)的永磁體位于轉(zhuǎn)子內(nèi)部，永磁體表面與定子鐵芯三.永磁同步電機(jī)的旋轉(zhuǎn)、啟動(dòng)原理1—定子繞組等效磁極2—定子鐵心3—轉(zhuǎn)子鐵心4—轉(zhuǎn)子磁極電機(jī)的定子電樞繞組在三相正弦交流電流的作用下之下，在定轉(zhuǎn)子之間的氣隙中所產(chǎn)生一個(gè)合成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)在“同性相斥、異性相吸”的受力過(guò)程中，必然會(huì)跟著定子等效磁場(chǎng)一起旋轉(zhuǎn)起來(lái)。實(shí)際上，一臺(tái)永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)不論有多么復(fù)雜，都可以用這個(gè)物理模型來(lái)描述。

n=60f/p

其中：n（r/min）電機(jī)同步轉(zhuǎn)速f（Hz）電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)頻率p電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極對(duì)數(shù)三.永磁同步電機(jī)的旋轉(zhuǎn)、啟動(dòng)原理1—定子繞組等效磁極三.永磁同步電機(jī)的旋轉(zhuǎn)、啟動(dòng)原理同步電機(jī)的啟動(dòng)問(wèn)題：

同步電機(jī)不同于異步電機(jī)，是不能實(shí)現(xiàn)自啟動(dòng)的（即接入380V電網(wǎng)，不能自行啟動(dòng)）。為什么呢？當(dāng)同步電機(jī)直接接入50HZ的工頻電網(wǎng)時(shí)，定子線圈產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為60f/p.由于是同步電機(jī)，此時(shí)永磁轉(zhuǎn)子總是企圖跟隨定子磁場(chǎng)同步旋轉(zhuǎn)，但是由于轉(zhuǎn)子的慣量和負(fù)載慣量總是企圖阻止轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，因此，高速的定子磁場(chǎng)總是當(dāng)轉(zhuǎn)子準(zhǔn)備要旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，掠過(guò)了轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)表面。馬達(dá)不能啟動(dòng)，而處于交替磁場(chǎng)的變化中，表現(xiàn)出振動(dòng)現(xiàn)象。因此，同步電機(jī)的啟動(dòng)和同步成為人們思考的問(wèn)題？？？啟動(dòng)辦法：

1：主機(jī)拖入同步，甩離主機(jī)同步運(yùn)行

簡(jiǎn)述：用一臺(tái)原動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)同步電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)，當(dāng)接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，利用離心開(kāi)關(guān)接通50HZ工頻，同步電機(jī)開(kāi)始運(yùn)行。三.永磁同步電機(jī)的旋轉(zhuǎn)、啟動(dòng)原理同步電機(jī)的啟動(dòng)問(wèn)題：三.永磁同步電機(jī)的旋轉(zhuǎn)、啟動(dòng)原理2：異步啟動(dòng)同步運(yùn)行簡(jiǎn)述：在同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子上的永磁體內(nèi)圓，另外鑄造一個(gè)籠型轉(zhuǎn)子。這樣，投入工頻電源時(shí)，由于異步鼠籠的作用，做異步旋轉(zhuǎn)。當(dāng)接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，被自然牽入同步運(yùn)行。缺點(diǎn)：有異步附加轉(zhuǎn)矩。3：變頻啟動(dòng)同步運(yùn)行簡(jiǎn)述：采用VF型變頻器，利用N=60F/P.用變頻從0速慢慢往上提升頻率，以便等待轉(zhuǎn)子克服轉(zhuǎn)子慣量和負(fù)載慣量。缺點(diǎn)：VF型本意是控制磁通，而同步機(jī)并不需要控制磁通，因此，VF僅僅可以調(diào)速而已，但沒(méi)有低頻力矩特性4：閉環(huán)矢量控制

通過(guò)編碼器檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁極位置，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制。三.永磁同步電機(jī)的旋轉(zhuǎn)、啟動(dòng)原理2：異步啟動(dòng)同步運(yùn)行三.永磁同步電機(jī)的旋轉(zhuǎn)、啟動(dòng)原理4：閉環(huán)矢量控制---電機(jī)轉(zhuǎn)子初始位置的確定

與轉(zhuǎn)子同軸的復(fù)合式光電碼盤，除輸出A、B、Z基本信號(hào)外，還輸出U、V、W位置信號(hào)。在電機(jī)初始上電時(shí)，由U、V、W狀態(tài)可以判定電機(jī)所處電角度的相應(yīng)區(qū)間。

系統(tǒng)得到啟動(dòng)指令后，通過(guò)I/O讀入編碼器的UVW信號(hào)，判斷當(dāng)前轉(zhuǎn)子處于哪個(gè)電角度區(qū)間（扇區(qū)），再給出該扇區(qū)的角平分線對(duì)應(yīng)的固定定子電流矢量，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，拉動(dòng)轉(zhuǎn)子到這個(gè)位置。此過(guò)程稱為轉(zhuǎn)子的初始定位。在初始位置搜索過(guò)程中，可以發(fā)現(xiàn)電機(jī)有微振現(xiàn)象。對(duì)于極對(duì)數(shù)為P的電機(jī)，初始定位中最大轉(zhuǎn)子振動(dòng)幅度是物理角度30°/P。譬如8極電機(jī)，初始定位中最大轉(zhuǎn)子振動(dòng)幅度是物理角度7.5°。三.永磁同步電機(jī)的旋轉(zhuǎn)、啟動(dòng)原理4：閉環(huán)矢量控制---電機(jī)轉(zhuǎn)四.伺服電機(jī)冷卻方式和絕緣等級(jí)1.冷卻方式：自然冷卻（一般體積最大）

強(qiáng)制風(fēng)冷（同功率降低體積、額外噪聲源、風(fēng)扇）

強(qiáng)制液冷（很高功率密度、降低體積和成本、應(yīng)用范圍較窄、工藝相對(duì)復(fù)雜）2.電機(jī)絕緣等級(jí)---指所用絕緣材料的耐熱等級(jí)

Y---90℃A---105℃E---120℃

B---130℃F---155℃H---180℃電機(jī)絕緣材料遵循“八度原則”：每超過(guò)容許極限溫度8度，壽命減半！四.伺服電機(jī)冷卻方式和絕緣等級(jí)1.冷卻方式：電機(jī)絕緣材料遵循五.匯川伺服電機(jī)介紹

1.高性能永磁同步伺服電機(jī)

ISMVISMH油封降低輸出扭矩額定值：80～95%過(guò)載倍數(shù)：3倍（瞬時(shí)）五.匯川伺服電機(jī)介紹1.高性能永磁同步伺服電機(jī)IS五.匯川伺服電機(jī)介紹

2.通用交流伺服電機(jī)

（ISMG）注塑、油壓機(jī)彎箍、校直設(shè)備鋼板剪切彈簧繞制風(fēng)冷/自然冷旋變/光電五.匯川伺服電機(jī)介紹2.通用交流伺服電機(jī)（ISMG）五.匯川伺服電機(jī)介紹

3.直驅(qū)伺服電機(jī)

（ISMD）電梯、注塑機(jī)電動(dòng)門ABZ光電編碼器塑料擠出、吹瓶、吹膜光電/旋變水冷五.匯川伺服電機(jī)介紹3.直驅(qū)伺服電機(jī)（ISMD）電五.匯川伺服電機(jī)介紹

ISMD（直驅(qū)）例:ISMD1-3E0120D-R141X轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩特性圖五.匯川伺服電機(jī)介紹ISMD（直驅(qū)）五.匯川伺服電機(jī)介紹

4.ISMG電機(jī)結(jié)構(gòu)部件五.匯川伺服電機(jī)介紹4.ISMG電機(jī)結(jié)構(gòu)部件五.匯川伺服電機(jī)介紹

5.拆卸維修ISMG電機(jī)步驟（無(wú)風(fēng)罩電機(jī)）1.拆下接線盒中各端子連接線.2.拆下?lián)醢逅膫€(gè)固定螺絲,取出檔板.3.拆下編碼器固定螺絲,用M5螺絲從后端頂出編碼器.（注,不能強(qiáng)行拉出編碼器,易損壞編碼器內(nèi)部碼盤）.4.拆下后端蓋螺絲,用膠棒輕輕搞出后端蓋.5.用專用治具套在轉(zhuǎn)子上,將整個(gè)轉(zhuǎn)子邊前端蓋一起取出.6.拆下軸承檔圈,取出前端蓋.7.取出前后軸承.五.匯川伺服電機(jī)介紹5.拆卸維修ISMG電機(jī)步驟六.伺服電機(jī)安裝使用注意事項(xiàng)

1.交流伺服電機(jī)的油水保護(hù)A：伺服電機(jī)可以用在會(huì)受水或油滴侵襲的場(chǎng)所，但是它不是全防水或防油的。因此，伺服電機(jī)不應(yīng)當(dāng)放置或使用在水中或油侵的環(huán)境中。B：如果伺服電機(jī)連接到一個(gè)減速齒輪，使用伺服電機(jī)時(shí)應(yīng)當(dāng)加油封，以防止減速齒輪的油進(jìn)入伺服電機(jī)。

C：伺服電機(jī)的電纜不要浸沒(méi)在油或水中。六.伺服電機(jī)安裝使用注意事項(xiàng)1.交流伺服電機(jī)的油水保護(hù)六.伺服電機(jī)安裝使用注意事項(xiàng)

2.伺服電機(jī)電纜→減輕應(yīng)力A：確保電纜不因外部彎曲力或自身重量而受到力矩或垂直負(fù)荷，尤其是在電纜出口處或連接處。B：在伺服電機(jī)移動(dòng)的情況下，應(yīng)把電纜（就是隨電機(jī)配置的那根）牢固地固定到一個(gè)靜止的部分（相對(duì)電機(jī)），并且應(yīng)當(dāng)用一個(gè)裝在電纜支座里的附加電纜來(lái)延長(zhǎng)它，這樣彎曲應(yīng)力可以減到最小。C：電纜的彎頭半徑做到盡可能大。六.伺服電機(jī)安裝使用注意事項(xiàng)2.伺服電機(jī)電纜→減輕應(yīng)力六.伺服電機(jī)安裝使用注意事項(xiàng)

3.伺服電機(jī)允許的軸端負(fù)載A：確保在安裝和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)加到伺服電機(jī)軸上的徑向和軸向負(fù)載控制在每種型號(hào)的規(guī)定值以內(nèi)。B：在安裝一個(gè)剛性聯(lián)軸器時(shí)要格外小心，特別是過(guò)度的彎曲負(fù)載可能導(dǎo)致軸端和軸承的損壞或磨損C：最好用柔性聯(lián)軸器，以便使徑向負(fù)載低于允許值，此物是專為高機(jī)械強(qiáng)度的伺服電機(jī)設(shè)計(jì)的。D：關(guān)于允許軸負(fù)載，請(qǐng)參閱“允許的軸負(fù)荷表”（使用說(shuō)明書(shū)）。

4、伺服電機(jī)安裝注意A：在安裝/拆卸耦合部件到伺服電機(jī)軸端時(shí)，不要用錘子直接敲打軸端。（錘子直接敲打軸端，伺服電機(jī)軸另一端的編碼器要被敲壞）B：竭力使軸端對(duì)齊到最佳狀態(tài)（對(duì)不好可能導(dǎo)致振動(dòng)或軸承損壞）。六.伺服電機(jī)安裝使用注意事項(xiàng)3.伺服電機(jī)允許的軸端負(fù)載七.伺服電機(jī)日常監(jiān)測(cè)和維護(hù)1.電機(jī)試運(yùn)行前的檢測(cè)

1）檢查伺服電機(jī)，確保沒(méi)有外部損傷

2）檢查伺服電機(jī)固定部件，確保連接緊固

3）檢查伺服電機(jī)軸，確保旋轉(zhuǎn)流暢（帶油封伺服電機(jī)軸偏緊是正常狀態(tài)）

4）檢查伺服電機(jī)編碼器連接器以及電源連接器，確保接線正確并且連接緊固

5）安裝環(huán)境是否良好。散熱條件、灰塵，油污，水等其它因素對(duì)電機(jī)是否有影響。

七.伺服電機(jī)日常監(jiān)測(cè)和維護(hù)1.電機(jī)試運(yùn)行前的檢測(cè)七.伺服電機(jī)日常監(jiān)測(cè)和維護(hù)2.試運(yùn)行檢測(cè)

1）空載點(diǎn)動(dòng)試運(yùn)行，確保電機(jī)運(yùn)行正常，無(wú)異音及其它不良現(xiàn)象。

2）負(fù)載運(yùn)行前，確保機(jī)械連接可靠，（使用帶制動(dòng)器伺服電機(jī)時(shí)，在確認(rèn)制動(dòng)器動(dòng)作前，請(qǐng)預(yù)先實(shí)施防止機(jī)械自然掉落或因外力引起的振協(xié)等措施。）并確認(rèn)伺服電機(jī)的動(dòng)作和制動(dòng)器動(dòng)作正常工作。

3）確認(rèn)伺服電機(jī)的運(yùn)行是否滿足機(jī)械的動(dòng)作規(guī)格。

4）確保為防止操作中發(fā)生異常，緊急停止裝置是否正確有效。

注：誤操作不但可能會(huì)損壞機(jī)械裝置，而且還會(huì)導(dǎo)致人身傷害事故！七.伺服電機(jī)日常監(jiān)測(cè)和維護(hù)2.試運(yùn)行檢測(cè)七.伺服電機(jī)日常監(jiān)測(cè)和維護(hù)3.電機(jī)運(yùn)行的檢測(cè)

1）運(yùn)行方向是否正確。

2）控制是否恰當(dāng)。

3）電機(jī)運(yùn)行時(shí)是否有異音抖動(dòng)等不良現(xiàn)象。

4）用驅(qū)動(dòng)器監(jiān)測(cè)，電壓、電流、反電勢(shì)等是否正常。

5）檢查電機(jī)運(yùn)行溫升是否正常。

七.伺服電機(jī)日常監(jiān)測(cè)和維護(hù)3.電機(jī)運(yùn)行的檢測(cè)七.伺服電機(jī)日常監(jiān)測(cè)和維護(hù)4.常見(jiàn)故障的判斷和維修方法1）電機(jī)不起動(dòng)

電源未接通？電機(jī)內(nèi)部卡死？編碼器信號(hào)線未接通？過(guò)載堵轉(zhuǎn)？選型不對(duì)？驅(qū)動(dòng)器設(shè)置不正確？驅(qū)動(dòng)器故障？…七.伺服電機(jī)日常監(jiān)測(cè)和維護(hù)4.常見(jiàn)故障的判斷和維修方法七.伺服電機(jī)日常監(jiān)測(cè)和維護(hù)4.常見(jiàn)故障的判斷和維修方法2）電機(jī)帶不動(dòng)負(fù)載（通常報(bào)ER620,電機(jī)過(guò)載）

確定所帶負(fù)載是否在有超載？確定驅(qū)動(dòng)器各項(xiàng)參數(shù)是否合理？（如H0a0406電機(jī)過(guò)載保護(hù)增益及電流降低額定值等其它參數(shù)）確定UVW輸出是否接錯(cuò)或缺相？確定內(nèi)部線圈是否有燒毀？（如果有燒的痕跡，請(qǐng)停止使用電機(jī)）確定電機(jī)空載在額定轉(zhuǎn)速下，反電勢(shì)是否正常？（即轉(zhuǎn)子是否消磁，如反電勢(shì)較低，則電機(jī)轉(zhuǎn)子磁缸已退磁，需更換轉(zhuǎn)子）

七.伺服電機(jī)日常監(jiān)測(cè)和維護(hù)4.常見(jiàn)故障的判斷和維修方法七.伺服電機(jī)日常監(jiān)測(cè)和維護(hù)

4.常見(jiàn)故障的判斷和維修方法3）電機(jī)發(fā)生異響

機(jī)械安裝不良：電機(jī)螺絲松動(dòng)、聯(lián)軸器軸心未對(duì)準(zhǔn)、聯(lián)軸器失去平衡軸承內(nèi)異響：檢查軸承附近聲音和振動(dòng)狀況信號(hào)干擾：輸入信號(hào)線規(guī)格不符合（芯0.12的雙絞屏蔽線)輸入信號(hào)線長(zhǎng)度不符合（3M，阻抗100歐以下）編碼器信號(hào)受到干擾：規(guī)格不對(duì)（芯0.12的雙絞屏蔽線)