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服从控制信号指挥的电机:伺服电机

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服从控制信号指挥的电机:伺服电机

发布日期:2019-08-24 作者: 点击:

 本文来自OFweek工控网:“伺服”一词源于希腊语“奴隶”的意思。“伺服电机”可以理解为服从控制信号指挥的电机:在控制信号发出之前,转子静止不动;当控制信号发出时,转子立即转动;当控制信号消失时,转子能即时停转。伺服电机是自动控制装置中被用作执行元件的微特电机,其功能是将电信号转换成转轴的角位移或角速度。


机器人用伺服电机要求控制器与伺服之间的总线通讯速度快;伺服的精度高;另外对基础材料有加工要求。特别是像机器人末端执行器(手爪)应采用体积、质量尽可能小的电机,尤其是要求快速响应时,伺服电动机必须具有较高的可靠性和稳定性,能经受得起苛刻的运行条件,可进行十分频繁的正反向和加减速运行,并能在短时间内承受过载。


伺服电机分为交流伺服和直流伺服两大类


交流伺服电机的基本构造与交流感应电动机(异步电机)相似。在定子上有两个相空间位移90°电角度的励磁绕组Wf和控制绕组WcoWf,接恒定交流电压,利用施加到Wc上的交流电压或相位的变化,达到控制电机运行的目的。交流伺服电机具有运行稳定、可控性好、响应快速、灵敏度高以及机械特性和调节特性的非线性度指标严格(要求分别小于10%~15%和小于15%~25%)等特点。


直流伺服电机基本构造与一般直流电动机相似。电机转速n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j,式中E为电枢反电动势,K为常数,j为每极磁通,Ua、Ia为电枢电压和电枢电流,Ra为电枢电阻,改变Ua或改变φ,均可控制直流伺服电动机的转速,但一般采用控制电枢电压的方法,在永磁式直流伺服电动机中,励磁绕组被磁铁所取代,磁通φ恒定。直流伺服电动机具有良好的线性调节特性及快速的时间响应。


伺服电机的重要性


工业机器人的控制系统和自动化产品主要涉及伺服电机、减速机、控制器和传感器等。伺服电机是工业机器人的动力系统,一般安装在机器人的“关节”处,是机器人运动的“心脏”。


目前,机器人的关节驱动离不开伺服系统,关节越多,机器人的柔性和精准度越高,所要使用的伺服电机的数量就越多。机器人对伺服系统的要求较高,必须满足快速响应、高起动转矩、动转矩惯量比大、调速范围宽,要适应机器人的形体做到体积小、重量轻、加减速运行等条件,且需要高可靠性和稳定性。目前,工业机器人使用的较多的是交流伺服系统。


伺服电机的市场分布


目前,在中国工业机器市场,主流的供应商包括,日本松下、安川、三菱,以及欧洲和美国的伦茨和博世力士乐。从市占率来看,目前国外伺服企业在我国的市场占有率达75%。其中,日本品牌占比为50%;欧美品牌占比达25%。而国产品牌只占据了20%左右的市场份额。


当前我国中低端伺服系统已经能够实现大规模量产,但高端伺服系统尚未形成商品化和批量生产能力,国内对精密伺服电机控制系统的需求主要依赖进口。机器人产业发展风生水起,随着扶持政策对机器人产业的推进,以及国产伺服技术的不断提升,我国伺服系统进口替代的步伐将加快。


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