发动机伺服系统论文.doc

现代交流伺服系统技术和市场发展综述
引言:在机器人领域,无刷永磁伺服系统得到大量应用。目前世界范围内工业机器人拥有量超过100万台,机器人的需求量年增长在30%以上。国际上工业机器人采用的伺服系统属专用系统,多轴合一,模块化,特殊的散热结构,特殊的控制方式,对可靠性要求极高。国际机器人巨头都有自己的专属伺服系统配套,比如安川、松下和ABB,这方面国内差距明显。国产工业机器人厂家仍然在采用标准的进口交流伺服系统,国产伺服系统想进入工业机器人配套领域,就更加遥远。不过,我们也看到在一些特殊机器人领域,比如反恐防爆机器人、矿井救灾机器人等轻便移动机器人,采用了国产基于低压直流供电的微型无刷伺服系统,比如和利时电机的蜂鸟系列就获得了成功。当然,在更广泛的机器人领域,需要的不仅仅是交流伺服电机,还包括各种其他微特电机,如直流伺服电机、直线电机、测速发电机、旋转变压器、力矩电机等。
关键词:发动机发展、交流伺服系统、伺服系统发展水平、无轴传动系统、伺服系统前景
一、概述:从历史的角度看电机发展
1800年伏特发明电池,是电气出现的开端,电动机的诞生和发展在这之后可以分成几个阶段。从1820年一直到整个19世纪末叶,发现了电磁现象以及相关的各种法则,诞生了交流电机的原型,并确立了电机的工业运用。从20世纪开始一直到1970年代,是电动机的成长和成熟期,有刷直流电机、感应电动机、同步电动机和步进电动机等各种电机相继诞生,半导体驱动技术和电子控制概念引入,带来变频驱动的实用化。从1970年代到20世纪末期,计算技术的飞跃发展为发展高性能驱动带来了机会,随着设计、评价、测量、控制、功率半导体、轴承、磁性材料、绝缘材料、制造加工技术的不断进步,电动机本体经历了轻量化、小型化、高效化、高力矩输出、低噪音振动、高可靠、低成本等一系列变革,相应的驱动和控制装置也更加智能化和程序化。进入21世纪,在以多媒体和互联网为特征的信息时代,电动机和驱动装置继续发挥支撑作用,向节约资源、环境友好、高效节能运行的方向发展。
永磁无刷直流电机(Brushless DC Motor)就是随着永磁材料技术、半导体技术和控制技术的发展而出现的一种新型电机。无刷直流电机诞生于20世纪50年代,并在60年代开始用于宇航事业和军事装备,80年代以后,出现了价格较低的钕铁硼永磁,研发重点逐步推广到工业、民用设备和消费电子产业。本质上,无刷直流电机是根据转子位置反馈信息采用电子换相运行的交流永磁同步电机,与有刷直流电机相比具有一系列优势,近年得到了迅速发展,在许多领域的竞争中不断取代直流电机和异步电动机。进入90年代之后,永磁电机向大功率、高功能和微型化发展,出现了单机容量超过1000KW,最高转速超过300000rpm,,。
实际上,永磁无刷直流电机和本文重点论述的永磁交流伺服电机都属于交流永磁同步电机。按照反电动势波形和驱动电流的波形,可以将永磁同步电机分为方波驱动和正弦波驱动型,前者就是我们常说的无刷直流电机,后者又称为永磁同步交流伺服电机,主要用于伺服控制的场合。那么,伺服是什么含义呢?伺服控制的基本性能如何衡量呢?
二、交流伺服概念的引入、基本性能和控制方法
伺服来自英文单词Servo,指系统跟随外部指令进行人们所