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數(shù)控機床伺服交流電動機

日期：2009年11月03　來源：沈陽第一機床廠　關(guān)鍵字：數(shù)控機床
    自流伺服電動機具有優(yōu)良的調(diào)速性能，但卻存    m 4，10  ／幾g6ⅣnH曰n在一些固有的缺點：電刷和換向器易磨損，需要經(jīng)常維護：由于換向揣換向時會產(chǎn)生火花，使電動機的最高轉(zhuǎn)速受到限制，也使應(yīng)用環(huán)境受到限制：而且直流電動機的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，所用銅鐵材料消耗大，制造成本高。而交流伺服電動機則沒有—卜述缺點，且轉(zhuǎn)子慣量較直流電動機小，使其動態(tài)響應(yīng)好。一般來數(shù)控機床說，在同樣體積F，交流伺服電動機的輸出功率叭[直流伺服電動機提高10％~70％。另外，交流伺服電動機的容量比直流伺服電動機大，可達到更高的電壓和轉(zhuǎn)速。20吐紀so年代以來，交流調(diào)速技術(shù)及應(yīng)用發(fā)展很快，打破了“直削《動凋速，交流傳動√；調(diào)速”的傳統(tǒng)分工格局。交流伺服電動杌／“泛用在數(shù)控機床上，井取代了直流伺服電動機。在交流伺服系統(tǒng)中采用同步型交流伺服電動機和異步型交流感數(shù)控機床應(yīng)伺服電動機。交流異步(感應(yīng))伺服電動機結(jié)構(gòu)簡單、制造容量大，主要用在主軸驅(qū)動系統(tǒng)中；交流同步伺服電動機可方便地缺得與頻率成正比的可變速度，得到非常硬的機構(gòu)特性和很寬的調(diào)速范圍，在電塬電壓和頻度固定不變時，它的轉(zhuǎn)速是穩(wěn)定不變的，主要用在進給驅(qū)動系統(tǒng)中。(1)永磁交流同步伺服電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理史流同步伺服電動機分為勵磁式、水磁式、磁阻式和磁滯式等四種。前兩種輸出功率范圍較寬，后兩種輸出功申小。各種交流司步伺服電動機的結(jié)構(gòu)均類似，都由定子和轉(zhuǎn)子兩個主要部分組成。四種電動機的轉(zhuǎn)子差別較大，勵磁式同步伺服電動機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，其他三種同步伺服電動機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)十分簡單；磁阻式和磁滯式同步伺服電動機效串?dāng)?shù)控機床低，功率系數(shù)差。永磁式交流同步伺服電動機結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、效率高，所以在數(shù)控機床進給驅(qū)動系統(tǒng)中多數(shù)采用永磁交流同步伺服電動機。永磁交流同步伺服電動機由定子、轉(zhuǎn)子和檢測元件三部分組成。電樞在定于上，定子具有齒槽，內(nèi)有三相交流繞組，形狀與普通交流感應(yīng)電動機的定子相同，但采取了許多改進措施，如非整數(shù)節(jié)距的繞組、奇數(shù)的齒槽等。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是氣隙磁密度較高、數(shù)控機床極數(shù)較多。電動機外形呈多邊形，月無外殼。轉(zhuǎn)子由多塊永磁鐵和沖片組成，磁場波形為正弦波。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)十還有一類足有極靴的星形轉(zhuǎn)子，采用矯形磁鐵或整體星形磁鐵。檢測元什(脈沖編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器)安裝在電動機軸上，它的作用是檢測出轉(zhuǎn)子磁場相對于定子繞組的位置。
    水磁交流同步伺服電動機工作原理和性能。工作原理 水磁交流同步伺服電動機的—I-作原理很簡甲，與勵磁式交流同步電動機類似，即轉(zhuǎn)子磁場與定了磁場相互作數(shù)控機床用的原理。所刁；同的是，轉(zhuǎn)子磁場小是由轉(zhuǎn)子中激磁繞組產(chǎn)牛，而是山轉(zhuǎn)子永久磁鐵產(chǎn)生。具體描述是：當(dāng)定子三相繞組通上交流電后，就產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場以同步轉(zhuǎn)速nl旋轉(zhuǎn)，如圖4-12所示：根據(jù)磁極的同性相斥、異性相吸的原理，定子旋轉(zhuǎn)磁極就要與轉(zhuǎn)子的永久磁鐵磁極耳相吸引住，井帶著轉(zhuǎn)了  起旋轉(zhuǎn)，因此轉(zhuǎn)了也將以同步轉(zhuǎn)數(shù)～與定子旋轉(zhuǎn)磁場—起旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)子軸上加有負載轉(zhuǎn)折之后，將造成數(shù)控機床定子磁場軸線與轉(zhuǎn)子磁極軸線十一致(不覓合)，相差個口角，負載轉(zhuǎn)矩變化，口角也變化。只要小超過一定yf限，轉(zhuǎn)于仍然跟著定子以同步轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)。設(shè)轉(zhuǎn)于轉(zhuǎn)數(shù)為n，(r／加n)，則  ”廬n。：6q／駟    (4-28)式十  ／——電源交流電頻率，H2： 產(chǎn)——轉(zhuǎn)子磁極對數(shù)。永磁交流同步電動機的數(shù)控機床問題是啟動困難。這是由于轉(zhuǎn)子本身的慣旦以及定、轉(zhuǎn)子磁場之間轉(zhuǎn)速相差太人，使在啟動時轉(zhuǎn)子受到的平均轉(zhuǎn)靳為零，因此不能白啟動。解決這個問題不采用加啟動繞組的辦法，而足在設(shè)計十設(shè)法減小轉(zhuǎn)子慣量，以及在速度控制單元中采取先低速后高速的控制方法解決白啟動問題。

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