工业中广泛应用的运动控制系统中的电机知识,你都了解吗?

Home / 工业中广泛应用的运动控制系统中的电机知识,你都了解吗? - 2017年12月13日 , by cncgz

运动控制(MC)是自动化的一个分支,它使用通称为伺服机构的一些设备如液压泵,线性执行机或者是电机来控制机器的位置和/或速度。

运动控制在机器人和数控机床的领域内的应用要比在专用机器中的应用更复杂,因为后者运动形式更简单,通常被称为通用运动控制(GMC)。运动控制被广泛应用在包装、印刷、纺织和装配工业中。

运动控制的发展

传统机械传动系统 (过去)

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  • 机械直线轴系

  • PLC控制

混合机械系统 (现在)

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  • 机械直线轴系

  • 分布式智能伺服驱动

  • PLC控制

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控制系统中,控制对象的关键参数:

  • 力矩:输出力矩、响应,力矩扰动

  • 转速:恒速、调速、加减速

  • 位置:分辨率,定位精度,轨迹

典型的运动控制系统

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运动控制用电机的种类

  • 直流电动机

  • 交流电动机

  • 步进电动机

  • 直线电动机

下面将分别讲述各种电机的特点:

  1. 直流电动机

工业中广泛应用的运动控制系统中的电机知识,你都了解吗?

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直流电机的励磁方式分为:永磁和励磁,最大的特点是:n ∝ U,即转速正比于电压。直流电动机的问题是:

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2. 交流电机

利用交流电在电机内产生旋转磁场而使转子旋转。电机的转速由交流电的频率决定,一般多用于恒速运行的场合。

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交流电机的运行原理

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交流电机实例

交流电机又分为同步电动机、感应(异步)电动机,而同步电动机按照励磁方式分,又分为激磁式和永磁式。

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交流同步电动机结构示意图

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交流异步电动机的转子

3. 步进电动机

  • 将电脉冲转换成角位移的电动机

  • 力矩的产生是基于定转子之间由磁阻效应

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结构示意图

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运行原理图

运行特点:

  • 输入脉冲数对应角位移量

  • 静止时具有一定的保持力矩

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4. 直线电动机:

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直线电机特点:

优点:直接产生推力 – 高速运行 – 无接触运行 – 结构简单

缺点:效率和功率因数相对较低,成本高

介绍过了运动控制系统中电机的原理及特点,再介绍一下如何选择电机,重要的考虑因素如下:

  • 负载所需的功率和力(扭)矩

  • 负载的机械特性

  • 其他要求,如速度的变化范围、精度,力矩的变化和响应

  • 工作方式,如连续或间歇

  • 噪音的要求

  • 外形及安装形式、尺寸等

  • 使用环境

常用电动机的机械特性

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电机的主要应用场合:

调速:交流电动机、直流电动机、直流无刷电机

定位:步进电机、永磁同步伺服电机、直线电机

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