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伺服用電機(jī)：從直流電機(jī)到交流電機(jī)，從旋轉(zhuǎn)電機(jī)到直線電機(jī)對(duì)于電動(dòng)機(jī)，其輸出轉(zhuǎn)矩T的大小與激磁磁感應(yīng)強(qiáng)度B1和電樞磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的大小及B1、B2之間夾角q的正弦成比例。即：
| T=k(B1×B2×sinq) | (2) |
其中k為比例系數(shù)；直流電機(jī)由于電刷的位置在幾何中心線上，所以q=90°；因此控制簡單，可以輸出較大的力矩，得到了廣泛的應(yīng)用。但是直流電機(jī)電刷容易磨損，需要經(jīng)常更換，這就給維修造成困難。
于是又開發(fā)了交流伺服電機(jī)。由于交流電機(jī)q≠90°，為了提高性能，采用交流電機(jī)伺服控制理論和數(shù)字信號(hào)處理器可以對(duì)三相交流感應(yīng)電機(jī)進(jìn)行矢量控制以得到q=90°；對(duì)于交流同步機(jī)結(jié)構(gòu)的伺服電機(jī)
，同樣也可以采用矢量控制的方法，并通過控制磁場(chǎng)夾角的方法得到q=90°；由于它的特性可以與直流電機(jī)相當(dāng)，因此，進(jìn)給伺服應(yīng)用的電機(jī)大多數(shù)采用這種電機(jī)。
- 采用電伺服技術(shù)的初期階段，指令的控制為模擬控制；這種控制方法漂移大、精度差，由于數(shù)字控制可以克服上述缺點(diǎn)，因此越來越多地得到應(yīng)用。
- 當(dāng)
- 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和制造的NC機(jī)床受制于標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)裝置及控制器，使加工的精度和速度受到限制。在上世紀(jì)80年代末出現(xiàn)了直線伺服電機(jī)。它由兩個(gè)元件組成，電磁力直接作用于移動(dòng)元件而無需機(jī)械連接，沒有螺距周期誤差，精度*依賴于反饋系統(tǒng)和分級(jí)的支承。由全數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)器供電，剛性高，頻響好，因而可獲得高速度。比如L17000C3/2is 的直線電機(jī)： 推力可達(dá)17000N，連續(xù)推力3400N/4080N/6800N(分別對(duì)應(yīng)自然冷/氣冷/水冷)，速度可達(dá)4m/s，加速度30g，分辨率可達(dá)0.01µm，甚至更高。直線電機(jī)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)相比，主要有如下幾個(gè)特點(diǎn)：一是結(jié)構(gòu)簡單，由于直線電機(jī)不需要有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)的附加裝置，因而使得系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)大為簡化，重量和體積大大地減少；二是定位精度高，在需要直線運(yùn)動(dòng)的地方，直線電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)直接傳動(dòng)，因而可以消除中間環(huán)節(jié)所帶來的各種定位誤差，故定位精度高；三是反應(yīng)速度快、靈敏度高，可做到滑塊和定子之間始終保持一定的空氣隙而不接觸，這就消除了定子、滑塊間的接觸摩擦阻力，因而大大地提高了系統(tǒng)的靈敏度、快速性和隨動(dòng)性；四是工作安全可靠、壽命長。
圖1 直線電機(jī)與直接驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)表1 齒輪工作臺(tái)和直接驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)性能比較 項(xiàng)目 齒輪工作臺(tái) 直接驅(qū)動(dòng)工作臺(tái) 速度 低 高 加速度 低 高 伺服剛度(例
如，位置增益)一般 高 抗干擾 相對(duì)強(qiáng) 相對(duì)弱 夾緊轉(zhuǎn)矩 大 相對(duì)小 定位精度 高(主要決定于編碼器
分辨率和降速機(jī)械)高(主要決定于編碼器分辨
率、機(jī)械剛度和軸承剛度)機(jī)械噪聲 大 低 維修 必需(由于機(jī)械磨損) 基本不必要 裝配 相對(duì)容易 需要思考(由于磁拉力) 冷卻 一般不需要 自然冷/氣冷/液冷(決定于
連續(xù)轉(zhuǎn)矩和散熱情況)外形尺寸 不緊湊(電機(jī)外裝) 緊湊(電機(jī)內(nèi)裝) - 在數(shù)控機(jī)床上把低速力矩電機(jī)直接作為旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)是伺服技術(shù)的又一個(gè)發(fā)展。傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)一般是通過高速伺服電機(jī)帶動(dòng)降速齒輪、蝸輪、蝸桿副進(jìn)行降速。傳動(dòng)鏈長，噪聲大，需要維修。在采用直接驅(qū)動(dòng)的伺服電機(jī)后，由于加大了電機(jī)轉(zhuǎn)子直徑，采用稀土金屬作為磁極材料，因此可以獲得大轉(zhuǎn)矩。并對(duì)磁路進(jìn)行設(shè)計(jì)，以減少低速的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。表1是齒輪傳動(dòng)工作臺(tái)和直接驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)性能比較。
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