交流伺服電機簡介

機電122班------謝志成、熊文飛交流伺服電機交流伺服電機戰(zhàn)狼&XDD交流伺服電機的發(fā)展歷史

20世紀80年代以來，隨著集成電路、電力電子技術和交流可變速驅(qū)動技術的發(fā)展，永磁交流伺服驅(qū)動技術有了突出的發(fā)展，各國著名電氣廠商相繼推出各自的交流伺服電動機和伺服驅(qū)動器系列產(chǎn)品并不斷完善和更新。交流伺服系統(tǒng)已成為當代高性能伺服系統(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。90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)字控制的正弦波電動機伺服驅(qū)動。交流伺服驅(qū)動裝置在傳動領域的發(fā)展日新月異。2

交流伺服電機結構圖3單擊此處添加標題WHICH伺服電機WHATHOW伺服電動機又稱執(zhí)行電動機，在自動控制系統(tǒng)中用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。伺服電機分為:直流伺服電動機交流伺服電動機，其主要特點是，當信號電壓為零時無自轉現(xiàn)象，轉速隨著轉矩的增加而勻速下降。4交流伺服電機組成1、采用高電阻率的導電材料做成的高電阻率導條的鼠籠轉子。2、是采用鋁合金制成的空心杯形轉子。

伺服電機內(nèi)部的轉子是永磁鐵，驅(qū)動器控制的U/V/W三相電形成電磁場，轉子在此磁場的作用下轉動，同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅(qū)動器，驅(qū)動器根據(jù)反饋值與目標值進行比較，調(diào)整轉子轉動的角度。1其定子上裝有兩個位置互差90°的繞組。1、勵磁繞組Rf，它始終接在交流電壓Uf上；2、是控制繞組L，聯(lián)接控制信號電壓Uc。定子部分轉子部分交流伺服電機25基本類型異步型

同步型

有三相和單相之分，也有鼠籠式和線繞式，通常多用鼠籠式三相感應電動機。其結構簡單，與同容量的直流電動機相比，質(zhì)量輕1/2，價格僅為直流電動機的1/3。缺點是不能經(jīng)濟地實現(xiàn)范圍很廣的平滑調(diào)速，必須從電網(wǎng)吸收滯后的勵磁電流。因而令電網(wǎng)功率因數(shù)變壞。同步型交流伺服電動機雖較感應電動機復雜，但比直流電動機簡單。它的定子與感應電動機一樣，都在定子上裝有對稱三相繞組。而轉子卻不同，按不同的轉子結構又分電磁式及非電磁式兩大類。非電磁式又分為磁滯式、永磁式和反應式多種。

6優(yōu)點2、定子繞組散熱比較方便。3、慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性。1、無電刷和換向器。

4、適應于高速大力矩工作狀態(tài)。7缺點控制較復雜1驅(qū)動器參數(shù)需要現(xiàn)場調(diào)整PID參數(shù)確定2需要更多的連線38伺服電動機與單機異步電動機相比的顯著特點起動轉矩大：1無自轉現(xiàn)象3運行范圍較廣29交流異步伺服電機的規(guī)格與性能項目規(guī)格與性能結構型式：籠型感應電動機冷卻方式小型機：全封閉；中型機：全封閉外扇冷型與防護強迫通風型額定功率：0.1-1.5kw；2.2-22kw；30-55kw額定轉矩：0.33-7.3N.M；10.7-107.8N.M；117-269N.M額定轉速：3000r/min；3000r/min；2000r/min額定電壓：80-120V；120V；150V瞬時最大轉矩：500%能率：4.25-11kw/s；44-293kw/s；516-860kw/s10交流異步伺服電機的規(guī)格與性能轉子GD2：0.0001-0.005kg.cm2；0.01-0.15kg.cm2；0.15-0.32kg.cm2適用負載GD2：電動機GD2的5倍頻率特性：50-100HZ電源電壓：三相交流80-200V控制方式：晶體管式等效正弦波PWM控制調(diào)速范圍：1比1000調(diào)速精度：負載變動（0%-100%）?±0.1%；電源變動（±10%）?±0.1%冷卻方式：小型機用自冷式；中型機用強制風冷式保護功能：過電壓，過電流，過載，速度，溫升，編碼器適用環(huán)境：環(huán)境空氣溫度0-50oC，環(huán)境空氣濕度85%以下，海拔1000米以下11交流永磁伺服電機的規(guī)格與性能項目規(guī)格與性能電源：穩(wěn)定電壓或調(diào)壓直流電源（蓄電池、整流器）；6.3-48V60-120V主要構成設備：兩相或三相永磁同步電機，電力三極管交流器（方形波或等效正

弦波=PWM）無觸點轉子位置傳感器以及放大器額定功率0.5w-0.75kw-2.9kw額定轉速1000-3000r/min,也可20000r/min以上結構型式保護全滴型或全封閉型較多額定時間連續(xù)額定輸出特性恒轉矩特性轉速-轉矩特性加減恒轉矩特性12交流永磁伺服電機的規(guī)格與性能調(diào)速范圍：0%-100%速度控制裝置：置于電機內(nèi)部。多為恒轉速特性（精度可達正負0.5%）

轉矩脈動比直流電動機大

效率：50%-80%，無因控制引起的損耗，減速時仍有較高的效率啟動特性：啟動轉矩大于100%，瞬時最大轉矩大于300%，轉矩與電流成比例

采用逐漸升高電壓的降壓啟動法，小型機可直接啟動速度控制：改變電力三極管變流器的直流輸入電壓調(diào)速制動：能耗制動和反接制動較為簡單正反轉：可通過改變轉子位置檢測信號順序?qū)崿F(xiàn)正反轉控制，實現(xiàn)無觸點控

制而不必切換主電路

———深圳市星科研自動化科技公司13動機類型的選擇：1、不需要調(diào)速的機械裝置應優(yōu)先選用籠型異步電動機2、對于負載周期性波動的長期工作機械,宜用繞線型異步電動機3、需要補償電網(wǎng)功率因數(shù)及獲得穩(wěn)定的工作速度時,優(yōu)先選用同

步電動機4、只需要幾種速度,但不要求調(diào)速時，選用多速異步電動機,采用

轉換開關等來切換你所需要的工作速度5、需要大的起動轉矩和恒功率調(diào)速的機械,宜選用直流電動機6、起制動和調(diào)速要求較高的機械,可選用直流電動機或帶調(diào)速裝

置的交流電動機14幾大廠商的產(chǎn)品

交流伺服電機廠商日本法那克公司日本安川電機德國寶石公司美國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機和驅(qū)動器永磁交流伺服電動機MAC系列交流伺服電動機IFT5系列三相永磁交流伺服電動機鐵氧體永磁的SD系列稀土永磁的SE系列A700全數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)無刷伺服電動機BDS3型伺服驅(qū)動器全數(shù)字永磁交流伺服電動機及驅(qū)動系統(tǒng)15INCHINACHINAAlibaba——TaoBao16

華大伺服驅(qū)動器SBF-AL301產(chǎn)品說明：華大伺服驅(qū)動器1.3KWSBF-AL301/130ST-M05025配SDK伺服電機SBF-AL301具有位置控制及內(nèi)部速度、外部速度、轉矩控制模式.華大SBF-AL301完全替代并超越邁信EP100-3A和凱恩帝SD100伺服驅(qū)動器，功能參數(shù)完全一樣，并添加新一代的軟件算法，進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！一年免費保修，終身提供技術支持！17

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華大伺服驅(qū)動器SBF-AL30124交流伺服電機與伺服驅(qū)動器適配表252010-2014年中國電機制造行業(yè)銷售收入趨勢圖262010-2014年中國電機制造行業(yè)利潤總額趨勢圖272010-2014年中國電機制造行業(yè)毛利率增長趨勢1234毛利率20102011201220135201418.22%17.60%17.32%16.57%16.46%28全球高壓電機市場——下游行業(yè)29然而······永磁交流伺服驅(qū)動技術的迅猛發(fā)展使直流伺服系統(tǒng)面臨被淘汰的危機20世紀80年代以來，隨著集成電路、電力電子技術流可變速驅(qū)動技術的發(fā)展，永磁交流伺服驅(qū)動技術有了突出的發(fā)展，各國著名電氣廠商相繼不斷推出新的交流伺服電機和伺服驅(qū)動器系列產(chǎn)品交流伺服系統(tǒng)已成為當代高性能伺服系統(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。30產(chǎn)品現(xiàn)狀及未來潛力產(chǎn)品現(xiàn)狀市場容量前景預測面臨挑戰(zhàn)產(chǎn)品現(xiàn)狀及未來潛力31產(chǎn)品現(xiàn)狀及未來潛力產(chǎn)品現(xiàn)狀市場容量目前我國電機裝機總容量已達4億多kW，年耗電量達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。采用新型電機設計、新工藝及新材料，通過降低電磁能、熱能、機械能的損耗來提高輸出效率，高效節(jié)能電機比傳統(tǒng)電機效率大約高3%-5%，目前達到2級能效指標電機的占比不足10%，因此其發(fā)展空間廣闊。隨著電力電子技術、計算機技術、微電子技術及制理論的發(fā)展和應用，中小型電機應用領域日益廣泛作為世界第一汽車制造和消費大國，我國汽車業(yè)在未來5-10年將保持10%-15%的復合增長率，汽車微電機市場容量增速可長期維持在15%以上。除了汽車行業(yè)以外，我國微特電機市場的發(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，純電機作為機械裝備上不可或缺的組件之一，電動汽車和插電式混合動力汽車累計產(chǎn)銷量力爭達到50萬輛；到2020年，累計產(chǎn)銷量超過500萬輛。我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)在未來數(shù)年將迎來快速增長階段，而這將帶動驅(qū)動電機市場規(guī)模迅速增長。隨著國家節(jié)能減排的積極推行及高效節(jié)能電機補貼政策的逐步落實，高效節(jié)能電機業(yè)將迎來爆發(fā)式的增長。未來幾年，節(jié)能電機設備占國內(nèi)新增中小型機電設備的比例將達到60%以上，節(jié)能機電設備市場規(guī)模將達到500億元左右。產(chǎn)品現(xiàn)狀

市場容量32產(chǎn)品現(xiàn)狀及未來潛力目前，中國電機占全球電機的市場份額約21.5％，這一數(shù)據(jù)隨著國際經(jīng)濟大環(huán)境的回暖變化還會增加。國內(nèi)市場，在下一個五年規(guī)劃中將增長更快，特別是高效能電機的市場將有很大的增大空間。電機未來的趨勢在2015年之后，電機需求將向IE2類標準電機轉移，至于超高效率IE4類型的電機的市場占有率并不高。據(jù)預測，2015年，IE4類型的超高效電機市場份額將占5％。隨著這股經(jīng)濟回暖之風，電機需求將比2013年高出7％-10％。而企業(yè)為趕上國家政策扶持的“高鐵”，在高效電機的使用推廣上將加大投入，對比2013年，預計完成能效計劃的高效電機推廣率在95％以上，電機節(jié)能系統(tǒng)的改造有一定的突破。非工業(yè)領域的電機應用消費一直是電機產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動力。汽車行業(yè)是非工業(yè)電機的主要買家，輕型車輛平均每輛汽車有30多個電動機。家電和住宅產(chǎn)品中使用電動機的需求。相比家電的增長，住宅HVAC系統(tǒng)有望帶動電機更快的增長。經(jīng)濟回暖是大環(huán)境，政策是促進力，市場是原動力。2015年，把握產(chǎn)業(yè)方向，結合政策指標，對于電機行業(yè)市場來說又是一個新的局面前景預測

未來前景機遇：現(xiàn)在歐美等發(fā)達國家從事傳統(tǒng)電機生產(chǎn)的企業(yè)已經(jīng)越來越少，中國的電機企業(yè)就有可能成為他們的進口商。國內(nèi)現(xiàn)有存量電機中高效電機比重不到5%，生產(chǎn)的高效電機主要銷往國外。同時，高效電機在中國的應用比例目前僅為23%~25%。挑戰(zhàn)：雖然我國已漸漸成為電機制造大國，掌握了高效及超高效節(jié)能電機生產(chǎn)技術，但從整體看，行業(yè)競爭力仍然較弱。電機用量大、能效水平低。近年來，我國雖然在高效電機研發(fā)方面與國際水平基本保持同步，技術進步非常樂觀。但遺憾的是我們國家生產(chǎn)的IE3電機國內(nèi)應用得太少，大部分用于出口。不難看出，我國在高效電機方面還存在巨大的挑戰(zhàn)。未來，一方面要深入開展電機及其系統(tǒng)節(jié)能技術研究。另一方面要制訂電機系統(tǒng)節(jié)能相關導則、標準，如系統(tǒng)節(jié)能改造導則、專用領域的電機系統(tǒng)節(jié)能檢測、評價標準等。除此之外，還要建立電機系統(tǒng)節(jié)能認證機構，如市場準入認證、節(jié)能產(chǎn)品認證、各類高效電機系統(tǒng)節(jié)能認證等。33伺服電機行業(yè)應用普遍廣泛應用于ATM機、噴繪機、刻字機、寫真機、噴涂設備、醫(yī)療儀器及設備、計算機外設及海量存儲設備、精工業(yè)控制系統(tǒng)、辦公自動化、機器人等領域。特別適合要求運行平穩(wěn)、低噪音、響應快、使用壽命長、高輸出扭矩的應用場合。123伺服電機在電腦繡花機等紡織機械設備中有著廣泛的應用，這類步進電機的特點是保持轉矩不高，頻繁啟動反應速度快、運轉噪音低、運行平穩(wěn)、控制性能好、整機成本低其他others34發(fā)展問題目前：發(fā)展空間廣闊、市場容量大，經(jīng)濟動力大挑戰(zhàn)：行業(yè)競爭力較弱。電機用量大、能效水平低，國家生產(chǎn)的IE3電機國內(nèi)應用得太少，高效電機方面還存在巨大的挑戰(zhàn)未來：一方面要深入開展電機及其系統(tǒng)節(jié)能技術研究。另一方面要制訂電機系統(tǒng)節(jié)能相關導則、標準，建立電機系統(tǒng)節(jié)能認證機構未來電機的發(fā)展方向1423如何結合控制理論新的發(fā)展，引進一些先進的“復合型控制策略”

以改進“控制器”性能