机械设计培训第三讲-三相伺服步进电机

1、 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 2 3 4 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:Electric machinery，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

2、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 -X B -Y C- 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 U1 V1 W1 W2 U2 V2 U1 V1 W1 U2 V2 W2 U1 V1 W1 W2 U2 V 2 星 形 (Y) 联 结 三 角 形 () 联 结

3、 U1 V1 W1 W2 U2 V 2 1三相异步电机结构及原理 16 Y 接法： 接法： AB C ZX Y A B C ZX Y A B C X Y Z AZ BY X C 380/220 Y/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=136030002800 P=218015001400 P=312

4、01000950 P=490750690 1 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 1 2三相异步减速电机选型 1 2三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 1 2三相异步减速电机选型 1 2三相异步减速电机选型 减速机电机 1 2三相异步减速电机选型 1 2三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 1 2三相异步减速电机选型 1 2三相异步减速电机选型 1 2三相异步减速电机选型 1 2三相异步减速电机选型 1 2三相异步减速电机选型 1 3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75

5、0W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。 1 3单相异步交流电机简介 洗衣机 油烟机 1 3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。 1 3单相异步交流电机简介 1 3单相异步交流电机简介 1 3单相异步交流电机简介 1 4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

6、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 1 4伺服电机 1 4伺服电机 1 4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； 1 4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

7、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 1 4伺服电机 1 4伺服电机 1 4伺服电机 1 4伺服电机 1 4伺服电机 1 4伺服电机 1 4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

《机械设计培训第三讲-三相伺服步进电机》由会员suns****4568分享，可在线阅读，更多相关《机械设计培训第三讲-三相伺服步进电机》请在金锄头文库上搜索。