低速直驱式永磁伺服电动机
电气工程学院电机研究所2014
李光友
主要内容
1. 概述
2. 特殊问题分析
3. 应用和发展趋势
高速电机
减速箱
低速负载
减速驱动
低速电机
低速负载
直接驱动
低速直驱伺服电动机是一种可以和负载装配在一起的、将电讯号直接转变为转矩的装置。其特点是外形扁薄,有较大的外径和较小的轴向尺寸,可以做成无框架式的、转子中心有一个大孔便于直接安装到被驱动的负载轴上。在应用上具有较大的灵活性,适用于要求系统尺寸小、重量轻、功率消耗少、反应快速、位置或速度准确度高的场合。特别适用于高“堵转”力矩运行的位置随动系统和高力矩低速运行的速度控制系统。
无框架式
有框架式
直驱电机的主要优点
耦合刚度高。直驱电动机是直接与负载耦合,实现了无齿轮传动。没有齿轮,没有间隙误差,高的耦合刚度使系统有高的机械共振频率,从很本上克服了由于齿轮啮合间隙给系统带来的不利因素。
转矩/惯量比大和摩擦损耗小。一般电动机通过齿轮减速箱驱动负载轴,使输出到负载轴上的力矩/惯量比减小,直驱电动机不存在这个问题。一般电动机系统,减速箱传动摩擦力矩造成功率损耗。直驱电动机系统的摩擦力矩可以减到最小。
快速响应。低速直驱电动机,由于转矩/惯量比大,机电时间常数一般仅为1~2ms。比一般伺服电动机小一个数量级。
高位置分辨率。齿轮传动的系统中,齿轮啮合间隙的存在,使系统在零点附近造成一个“死区”,因而降低了位置准确度,同样静阻力矩较大也使系统静态精度降低。直驱电动机系统的位置精确度仅与误差检测有关。
调速范围大和低速运行稳定。一般电动机转速在40r/min以下就出现转速抖动现象。。
线性度高。低速直驱电动机的转矩特性表明,力矩增长正比于输入电流,转矩特性是线性的。没有由于转矩非线性所造成的“死区”。
结构简单紧凑。无框架的直驱低速电动机可以做成是被驱动装置整体的一部份,可以省去电动机本身的框架外壳,省去减速箱,使伺服系统的结构零件减少50%以上,大大节省设计和制造的技术费用和生产成本,有很好的经济效益。
低速直驱电动机的主要类型
永磁无刷电动机,包括无刷直流电动机和永磁同步电动机。
横向磁场电机。横向磁场电机,从结构上实现了电路和磁路解耦, 具有转矩密度高、结构简单、效率高等显著优点。
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