03.机械设计培训第三讲-三相伺服步进电机

机械设计培训第三讲三相/伺服/步进电机主讲人：赵星时长：1.5H目录1三相异步电机结构及原理234步进电机5单相异步交流电机简介伺服电机6三相异步减速电机选型1三相异步电机结构及原理电机(英文:Electricmachinery，俗称“马达”)是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。在电路中用字母M(旧标准用D)表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。1三相异步电机结构及原理电机的应用非常基础非常广泛，是在电力系统下绝对主要的动力转换装置。几乎所有设备运行的动力来源都是电机，除了电机直接驱动做功，气动系统的气压与液压系统的液压，最初来源都是电机对气泵或油泵的做功而产生的。1三相异步电机结构及原理1三相异步电机结构及原理同步电动机交流电动机三相电动机异步电动机电动机单相电动机他励、并励电动机直流电动机串励、复励电动机1三相异步电机结构及原理在工业环境下常用的电机为交流电机，其中同步电机与异步电机最大的区别在于他们的转子速度与定子速度（旋转磁场速度）是否一致，同步同速，异步差速。两种电机的定子绕组是一样的，区别在于转子结构。异步电机的转子是短路封闭的绕组，靠电磁1三相异步电机结构及原理感应产生电流，继而产生与定子排斥的电磁场，驱动转子旋转。同步电机的转子有直流绕组，通过滑环引入外加电流产生磁场。同步电机做工复杂，造价高，维修相对困难，多用于功率较大，不需要调速，长期工作的机械，如大型发电场合或大型焦煤化工装置。1三相异步电机结构及原理在普通设备环境下，交流电机中的三相异步电机使用最为广泛。三相异步电机结构相对简单，造价低，安装使用方便。下面简单介绍一下电机的结构：1三相异步电机结构及原理定子铁心：由内周有槽的硅钢片叠成。A----XB----YC----Z定子三相绕组：机座：铸钢或铸铝硅钢片单片接线盒：外接电源1三相异步电机结构及原理1三相异步电机结构及原理1三相异步电机结构及原理1三相异步电机结构及原理1三相异步电机结构及原理定子接线盒U1V1W1W2U2V2U1V1W1U2V2W2U1V1W1W2U2V2星形(Y)联结三角形(△)联结U1V1W1W2U2V21三相异步电机结构及原理16Y接法：接法：ABCZXYABCZXYABCXYZAZBYXC380/220Y/是指：线电压为380V时采用Y接法；当线电压为220V时采用接法。一般电机容量3KW，用Y联结；4KW，用联结。1三相异步电机结构及原理转子铁心转子绕组转轴风扇转子铁心的硅钢片转子绕线型笼型1三相异步电机结构及原理鼠笼式结构简单，成本低，运行可靠，维护工作量小，但是启动力矩较小。反之，绕线式结构复杂，成本增加，运行可靠性降低，维护费用增加，但是启动力矩较大。75KW以下的电动机绝大部份是鼠笼式电动机，大型电动机转子一般采用绕线式1三相异步电机结构及原理1三相异步电机结构及原理1三相异步电机结构及原理1三相异步电机结构及原理1三相异步电机结构及原理1三相异步电机结构及原理1三相异步电机结构及原理1三相异步电机结构及原理极对数每个电流周期磁场转过的角度同步转速F=50Hz实际转速P=1360°30002800P=2180°15001400P=3120°1000950P=490°7506901以上为三相异步电机的简要介绍。在常规设备中，一般不需要这么高的转速，需要搭配减速机使用。电机+减速机=减速电机。减速机的作用：1.减速的同时提高转矩2.减速的同时降低负载惯量3.提高旋转稳定性2三相异步减速电机选型12三相异步减速电机选型12三相异步减速电机选型1在机械设计工作中，更重要的是对减速电机的选型。市场上电机的品牌有很多，对应的产品特性、尺寸规格、型号代码等不尽相同，但总体上大同小异。掌握一到三种主流品牌的电机选型，对于普通的设备设计工作已够用。2三相异步减速电机选型12三相异步减速电机选型12三相异步减速电机选型减速机电机12三相异步减速电机选型12三相异步减速电机选型功率输出转速输出转矩减速比径向载荷使用系数减速机型号电机型号重量12三相异步减速电机选型12三相异步减速电机选型12三相异步减速电机选型12三相异步减速电机选型12三相异步减速电机选型13单相异步交流电机简介单相异步交流电机：采用单相交流电源供电的电机。容量一般在750W以下，与同容量的三相电机相比，体积较大，运行性能较差，但是结构简单、成本低、运行可靠、维修方便，通常应用在小容量的场合，如家用电器、电动工具、医疗器械及轻工设备中。13单相异步交流电机简介洗衣机油烟机13单相异步交流电机简介结构与三相感应电动机相似，包括定子和转子两大部分。单相感应电动机正常工作时，一般只需要单相绕组即可，但单相绕组通以单相交流电时产生的磁场是脉动磁场，单相运行的电动机没有起动转矩，需要依靠起动绕组启动。13单相异步交流电机简介13单相异步交流电机简介13单相异步交流电机简介14伺服电机交流伺服电动机控制精度高，低速运行平稳，扭矩脉冲小，高速时振动及噪声小。用于闭环或半闭环伺服控制系统如数控机床、机器人等。控制用电动机直流伺服电动机直流伺服电机特点与交流相同，但调速与控制精度更高，一般场合应尽可能选用交流伺服电机。步进电机一般用于精度、速度要求不太高，成本较低的开环控制系统中，如雕刻机、阀门控制等1伺服电机也称为执行电机，在控制系统中用作执行元件，将输入的电压控制信号转换为轴上输出的角位移和角速度，以驱动控制对象。最大的特点：有控制电压时转子立即旋转，无控制电压时转子立即停转。方向和转速是由控制电压的方向和大小决定的。4伺服电机14伺服电机14伺服电机14伺服电机电机电源输入输出接线端子数码显示窗口参数设置键计算机RS232口I/O信号接口编码器信号接口主要功能：1.根据给定信号，输出与此成正比的控制电压UC；2.接收编码器的速度和位置信号；3.I/O信号接口；14伺服电机编码器是将信号或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器可以把角位移（码盘）或直线位移（码尺）转换成电信号按照工作原理编码器可分为增量式编码器绝对式编码器将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小每一个位置对应一个确定的数字码，其示值只与测量的起始和终止位置有关，与测量的中间过程无关1安装在电机后端，其转盘与电机同轴。4伺服电机1与三相减速电机类似，除了了解伺服电机的基本常识外，更重要的是对伺服电机的选型。伺服电机主流品牌有：西门子、施耐德、松下，安川，三菱，富士，台达等等。我们以性价比较高的台达为例4伺服电机14伺服电机14伺服电机14伺服电机14伺服电机14伺服电机14伺服电机14伺服电机5步进电机步进电机与伺服电机类似，同属于精确控制电机的一种。是用电脉冲信号进行控制，并将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的控制电机。脉冲个数旋转角度脉冲频率速度与加速度5步进电机步距角和转速不受电压波动和负载变化的影响，仅与脉冲数量及频率有关。它每转一周都有固定的步数，在不丢步的情况下运行，其步距误差不会长期积累，从而使它适合于在数字控制的开环系统中作为驱动电动机。5步进电机开环控制闭环控制5步进电机步进电机按构造分，可分为永磁式、反应式、混合式三种。其中混合式步进电机综合了前两者的优点，力矩大，动态性能好，步距角小。混合式又分两相、三相和五相。最常用的是两相混合式，市场份额97%以上。5步进电机两相混合式步进电机的基本步距角为1.8°/步，配上半步驱动器后为0.9°/步，配上细分驱动器后理论上可细分达256倍，达到0.007°/步。但由于摩擦力及制造精度等原因，实际控制精度略低。5步进电机5步进电机步进电机的国外品牌有东方、多摩川、三洋等。国产有雷赛、研控、和利时等。目前国产比较主流及格力用的较多的为雷赛品牌。5步进电机5步进电机5步进电机培训结束，敬请指教主讲人：赵星