Что синхронный серводвигатель это такое

Устройство и принцип действия синхронных серводвигателей

Синхронные серводвигатели — это трехфазные синхронные электродвигатели с возбуждением от постоянных магнитов и датчиком положения ротора (рисунок 5.14).

Рисунок 5.14 — Устройство а) и общий вид б) синхронного серводвигателя:

1 — статор с обмоткой; 2 — разъем для подключений; 3 — датчик скорости и положения; 4 — электромагнитный тормоз; 5 — ротор с магнитами

Серводвигатель сформирован трехфазной обмоткой на статоре (количество полюсов у серводвигателей Exlar равно 8). На ротор накленны постоянные магниты. С торца ротора закреплен датчик положения ротора.

Питание трехфазной обмотки статора осуществляется от преобразователя частоты. Токи, протекающие по обмоткам,создают магнитное поле, вращающееся синхронно с полем ротора.

По принципу действия серводвигатели подразделяются:

— на электромеханические;
— на электрогидромеханические.

У электромеханического сервопривода движение формируется электродвигателем и редуктором.

У электрогидромеханического сервопривода движение формируется системой поршень-цилиндр. У данных сервоприводов быстродействие на порядок выше в сравнении с электромеханическими.

Основным достоинством сервоприводов является очень низкий момент инерции ротора относительно крутящего момента. Это позволяет реализовать очень высокое быстродействие. Достижимо время разгона на номинальную частоту вращения за десятки миллисекунд и реверс с полной скорости в пределах одного оборота вала двигателя.

Для синхронных серводвигателей характерны следующие показатели:

— управление по скорости, по моменту или по позиции;
— диапазон регулирования скорости более 1:1000;
— статическая точность поддержания скорости по валу двигателя до 0,01%;
— точность поддержания позиции по валу двигателя менее ± 10;
— низкий вес и компактные размеры.

В настоящее время известны такие синхронные серводвигатели, как: DS/CM, CMP, CMD серии.

Серводвигатели серии DS/CM характеризуются широким диапазоном по крутящему моменту и хорошей управляемостью с высокоинерционными нагрузками.

Серводвигатели серии СМР отличаются очень высокими динамическими характеристиками, низким собственным моментом инерции, компактными размерами и высокой удельной мощностью.

Для двигателей CMP71S. CMP100L возможно исполнение с утяжеленным ротором, что позволяет применять их в сервоприводах с большими инерционными массами.

Серводвигатели серии CMD конструктивно выполнены как бескорпусные встраиваемого исполнения, которые вписываются в конструкцию исполнительного органа рабочей машины.

Серводвигатели CMD отличаются особой компактностью, оптимальным выбором частоты вращения и набором опций для установок с прямым (безре-дукторным) приводом. Серводвигатели CMD — это двигатели без корпуса.

На рисунке 5.15 показано устройство серводвигателя CMD компании SEW-EURODRIVE.

Устройство а) и общий вид б) синхронного серводвигателя CMD компании SEW-EURODRIVE

Рисунок 5.15 — Устройство а) и общий вид б) синхронного серводвигателя CMD компании SEW-EURODRIVE:

1 — ротор; 2 — подшипниковый щит с фланцем; 3 — радиальный шарикоподшипник; 4 — статор: 5 — задний подшипниковый щит; 6 — радиальный шарикоподшипник; 7 — резольвер; 8 — разъём сигнального кабеля; 9 — разъём силового кабеля

При подключении двигателя к соответствующему сервоусилителю в обмотках статора 4 создаётся, так называемое, вращающееся поле статора. Это вращающееся поле оказывает магнитную силу на ротор 1. За счёт сцепления магнитных полей статора и ротора последний разгоняется и вращается с такой же угловой скоростью, что и вращающееся поле, то есть синхронно.

Если двигатель нагружен, происходит сдвиг вращающегося поля ротора относительно вращающегося поля статора.

Полюса ротора отстают от полюсов вращающегося поля статора на роторный угол а. С увеличением роторного угла вращающий момент двигателя возрастает. Максимальный вращающий момент достигается в тот момент, когда роторный угол а = 90°. В этом случае полюса ротора находятся точно между двух полюсов статора.

При этом полюс статора перед полюсом ротора «тянет» за собой ротор, а полюс статора за полюсом ротора «толкает» ротор.

Если роторный угол а принимает значение > 90°, вращающий момент снижается.

Двигатель находится в нестабильном рабочем режиме и может остановиться. Это может привести к его перегреву и повреждению.

Действительно (рисунок 5.16):

М =f(U, I, sin а).

Зависимость вращающего момента от роторного угла

Рисунок 5.16 — Зависимость вращающего момента от роторного угла

Чтобы синхронный двигатель работал с максимальным вращающим моментом, роторный угол а должен составлять 90°. Соответственно, в двигательном режиме полюс статора должен опережать полюс ротора на 90°, а в генераторном режиме — отставать на 90°.

Система управления двигателем выполняет расчет трёх фазных токов двигателя по заданному моменту и уставке тока в соответствии с моделью двигателя, чтобы создавать в нем нужное результирующее магнитное поле.

Для этого необходимо контролировать положение ротора с помощью соответствующего датчика. К действительному положению ротора прибавляется (или вычитается, в зависимости от направления вращающего момента) 90° и рассчитываются соответствующие фазные токи.

Для каждого положения ротора определяется соответствующее положение вращающегося поля статора. При этом рассчитываются величина и распределение поля статора по ротору, т. е. поле статора зависит от ротора.

Упомянутый в этом контексте роторный угол а является электрическим углом.

Для 6 — полюсного двигателя электрический угол 90° соответствует пространственному углу 30°.

Обычно синхронные серводвигатели оснащаются резольверами или sin/cos-датчиками абсолютного отсчета. На основании данных, полученных от такого датчика положения, сервоусилитель обеспечивает роторный угол в 90°. Условием этого является точная ориентация датчика положения по полюсам постоянныхмагнитов. Только в этом случае внешнее магнитное поле статора может создаваться со сдвигом в 90°. Этот процесс также называется коммутацией.

Синхронные серводвигатели обладают высоким быстродействием, хорошо сочетаются с импульсными системами программного управления и идеальны для применения в различных отраслях промышленности, где необходимо:

Синхронные серводвигатели IndraDyn S

Электрические двигатели этого типа называются так потому, что вращение ротора относительно статора в них происходит синхронно с вращением магнитного поля в обмотках. Следовательно, обороты синхронного серводвигателя непосредственно зависят от частоты питающего тока, что позволяет легко управлять ими с помощью частотно-регулируемого привода. Кроме того, это означает, что нагрузка не будет влиять на заданную частоту вращения двигателя, равно как и на заданное сложное перемещение с переменной скоростью. Таким образом, при правильном управлении эти двигатели легко обеспечивают позиционирование с высокой точностью.

Синхронный электрический двигатель состоит из ротора с валом и статора в корпусе. Постоянные магниты ротора чаще всего изготовлены из редкоземельного материала, например NdFeB (неодим-железо-бор), обладающего отличными магнитными свойствами и обеспечивающего электродвигателю, в котором они установлены, высокие показатели удельной мощности и крутящего момента. Кроме того, достигается выдающаяся динамичность (быстрый разгон и останов, переменные скорость и направление вращения) и возможность точного позиционирования ротора и, следовательно, подвижных элементов линейного привода.

Благодаря этим качествам синхронные серводвигатели широко применяются в системах линейного и поворотного перемещения, станках для обработки материалов резанием (фрезерные, шлифовальные) и давлением (дыропробивные, гибочные, штамповочные прессы).

Максимальный крутящий момент до 495 Н•м
Максимальная скорость вращения до 9000 об/мин
Энкодеры для самых разных задач
Степень защиты IP65
Выбор систем охлаждения

В зависимости от требуемого уровня точности, могут поставляться двигатели со стандартным или прецизионным энкодером. Обе версии доступны в однооборотном или многооборотном исполнении. Доступны дополнительные опции – например, шпонка вала, стопорное устройство, уменьшенное биение и повышенный класс защиты IP65 – для использования с вентилятором, жидкостным охлаждением и взрывозащищенных исполнений.

Для случаев, когда требуется высокая длительная мощность, доступны осевые и радиальные вентиляторные блоки. Их искробезопасные двигатели (термозащита UL F) обеспечивают надежность однофазных вентиляторов, устраняя необходимость во внешнем автоматическом выключателе. Для особо высоких мощностей доступно жидкостное охлаждение.

Исключительная безопасность
Максимальный крутящий момент до 190 Н•м
Максимальная скорость вращения до 9000 об/мин
Энкодеры для любых задач
Герметичная оболочка согласно ATEX и UL/CSA

Доступен широкий выбор не только крутящих моментов, но и типоразмеров двигателей в герметичных исполнениях, соответствующих общепринятым стандартам, а также стопоров, шпонок, энкодеров и т.д.

Европейские версии двигателей MKE сертифицированы немецким метрологическим институтом PTB Брауншвейг в соответствии с директивой 94/9/EC – ATEX95 (II 2 Gd IIB T4 или II 2D Ex tD A21 IP6x T135°C). Американские версии двигателей MKE сертифицированы национальной испытательной лабораторией Underwriters Laboratories Inc (UL) в соответствии со стандартами UL/CSA Класс I, Группы C и D по UL508C, UL674 и UL1446.

Высокая динамичность в компактной конструкции
Максимальный крутящий момент до 7,1 Н•м
Максимальная скорость вращения до 5000 об/мин
Многооборотный абсолютный энкодер

Двигатели с защитой оболочки класса IP54 имеют абсолютный энкодер и опциональный стопорный тормоз, и предназначены для работы с сервоприводами IndraDrive Cs.

Синхронные серводвигатели MS2N

Больше крутящий момент, более высокие скорости, практические одножильное соединение и множество опций. Серводвигатель MS2N соединяет в себе высокую динамику, компактные размеры и исключительную энергоэффективность. Выбор роторов с низкой или средней инерцией.

Синхронный сервопривод: Серводвигатели – синхронные и асинхронные

Для динамичных и точных сервоприводных систем у нас тоже есть модульная система двигателей. Выберите из трех синхронных и одной асинхронной серий свой оптимальный серводвигатель: компактный, малоинерционный и мощный. Множество типоразмеров и вариантов конструктивной длины обеспечивают широкую сферу применения и надежный пусковой момент.

Что такое серводвигатели?

Серводвигатель – это двигатель, который позволяет контролировать точное положение вала двигателя, а также частоту вращения и/или ускорение. Для этого применяются соответствующие датчики и способы автоматического регулирования. Раньше серводвигатели были вспомогательными приводами, которые конструировались для применения в станках. Впрочем, своим названием серводвигатель обязан латинскому слову „servus“, что по-русски означает „слуга“. В качестве серводвигателей может использоваться асинхронный двигатель, синхронный двигатель или двигатель постоянного тока. То есть различие между этими двигателями заключается не в самом принципе привода, а только в их возможностях регулирования.

Какие серводвигатели существуют?

Серводвигатели можно разделить на синхронные и асинхронные. Но это всегда привод, работающий в условиях электронного регулирования положения, скорости или момента – либо комбинации этих параметров. При этом предъявляются очень высокие требования к динамике, диапазонам регулирования и/или к точности движения. Серводвигатели обычно применяются в сочетании с системами автоматизации и управления, например в упаковочных машинах.

Наше предложение: Синхронные и асинхронные серводвигатели

Асинхронные серводвигатели

Асинхронные серводвигатели подходят для применения в таких системах, где большие внешние моменты инерции нужно перемещать в установках и машинах, обеспечивая высокую надежность регулирования. Для этого SEW-EURODRIVE предлагает в серии двигателей DRL.

Синхронные серводвигатели

Синхронные серводвигатели – это приводы, в которых ротор с помощью закрепленных на нем постоянных магнитов синхронно приводится в движение вращающимся полем в статоре. Синхронный двигатель вращается синхронно подаваемой частоте вращающегося поля.

Этот вариант привода работает от преобразователя частоты, который обеспечивает подходящий, управляемый трехфазный ток. Для этого в ассортименте SEW-EURODRIVE есть различные исполнения. Оптимизированные серводвигатели серии CMP.. можно в зависимости от применения адаптировать к высокой динамике или высоким нагрузкам. Классические сферы применения – пищевая промышленность, строительство, автомобилестроение, упаковочная техника и деревообработка.

Основной особенностью синхронных серводвигателей серии CM..являются оптимальные характеристики регулирования, высокий вращающий момент и динамика. Эти двигатели идеально подходят для применения в логистике, например в качестве приводов портальных подъемников или стеллажных кранов-штабелеров.

Ждем ваших обращений!

Вам нужна консультация по конкретному запросу? Отправьте нам сообщение со своими вопросами.

Характеристики сервоприводов

Сервоприводы – это пары, состоящие из двигателя с датчиком позиционирования, отслеживающего различные параметры движения (скорость, перемещение, точку нахождения, угол поворота и т.д.), и управляющего блока, считывающего данные с датчика и автоматически поддерживающего работу двигателя в нужном режиме.

Читать:

Дайхатсу териос k3 датчик детонации где стоит

Ключевыми достоинствами сервоприводов является наличие обратной связи и высокая точность в перемещении и позиционировании подвижных частей различных устройств, поэтому серводвигателями оснащено практически все прецизионное оборудование с ЧПУ — станки, роботы, автоматизированные промышленные линии и проч.

Сервоприводы характеризуются большим количеством параметров и свойств, ключевые из которых необходимо знать, чтобы ориентироваться в море предложений.

Основные характеристики сервоприводов

Основные характеристики сервопривода — это его тип, момент и максимальная скорость вращения.

Крутящий момент.

Одна из двух основных характеристик.
Крутящий момент (усилие на валу) – фактор, отвечающий за меру вращающей силы, приложенной к физическому телу(какой вес способен удержать привод в горизонтальном положении на рычаге с заданным параметром длины).

Крутящий момент бывает номинальный(сервопривод может работать с таким моментом, приложенным к валу, любое количество времени) и пиковым(кратковременно увеличенным, что достигается дополнительной закачкой тока в обмотки мотора). При работе с моментом, превышающим номинальный, идет повышенный нагрев двигателя и ключей драйвера, и длительная работа(более нескольких секунд) может вывести привод из строя. Именно по моменту смотрят, пригоден ли сервопривод для выполняемой задачи, сможет ли он вращать то, что должен вращать. Момент разные сервоприводы выдают по разному, он может быть примерно постоянным на всем спектре оборотов, или падать на малых оборотах, или наоборот, на больших. Крутящий момент обеспечивается током в обмотках, и большинство сервоприводов могут кратковременно выдавать на вал момент больше номинального, указанного в паспорте, но очень недолго, чтобы не перегреть обмотки статора.

Скорость вращения

Вторая важнейшая характеристика.
Скорость вращения – величина, показывающая, с какой максимальной угловой скоростью может вращаться привод;важная величина, если мотор используется как привод для механических шпинделей.

Скорость-моментная характеристика

Кривая зависимости момента от скорости — комбинированная характеристика из двух предыдущих. Особенное значение имеет для асинхронных сервоприводов, так как синхронные способны путем закачки дополнительного тока в обмотки увеличивать крутящий момент в широких пределах, поддерживая требуемый уровень.

Вид привода.

Вид сервопривода это его основная качественная характеристика. В завимости от рассматриваемого аспекта, сервоприводы могут быть синхронные и асинхронные, щеточные и бесщеточные. Каждый вид сервоприводов обладает своими преимуществами.

Асинхронный сервопривод

Это бесщеточные приводы на базе асинхронного двигателя с установленным энкодером, сигнал с которого подключен к преобразователю частоты, поддерживающему обратную связь. Подобные сервоприводы часто ставятся на шпиндели фрезерных станков, так как они развивают достаточно высокую скорость вращения, необходимую для обработки — до 10000 об/мин и более. Энкодеры на них при этом ставят небольшого разрешения, так как задачи прецизионного позиционирования от них не требуется. Эти сервоприводы отличаются тем, что их скорость-моментная характеристика заметно зависит от оборотов.

Синхронный сервопривод

Отличительной характеристикой синхронные сервоприводов является и способность точно позиционировать и удерживать вал с малым рысканием. Щеточные синхронные приводы заметно дешевле бесщеточных, так как в них нет редкоземельных магнитов, и они обладают большей перегрузочной способностью, однако у них есть подверженные износу щетки, которые требуют регулярной замены.

Рассмотрим ниже остальные характеристики и виды приводов.

Тип

размер:

интерфейс

управления

Фланец двигателя

Разрешение и тип датчика угла поворота

Таковы самые ключевые характеристики, которые влияют на подбор сервопривода. Если вас интересуют другие аспекты, пишите нам на почту.

Серводвигатели | синхронный / асинхронный

Мы также предлагаем модульную концепцию двигателя для динамичных и точных сервоприводов. Выберите лучший серводвигатель для вашего приложения из трех серий синхронных и одной асинхронной серии: компактный, малоинерционный и мощный. Различные размеры и длина двигателей гарантируют широкий спектр применений и обеспечивают надежный крутящий момент в состоянии покоя.