機電122班------謝志成、熊文飛交流伺服電機交流伺服電機戰狼&XDD交流伺服電機的發展歷史

20世紀80年代以來，隨著集成電路、電力電子技術和交流可變速驅動技術的發展，永磁交流伺服驅動技術有了突出的發展，各國著名電氣廠商相繼推出各自的交流伺服電動機和伺服驅動器系列產品并不斷完善和更新。交流伺服系統已成為當代高性能伺服系統的主要發展方向，使原來的直流伺服面臨被淘汰的危機。90年代以后，世界各國已經商品化了的交流伺服系統是采用全數字控制的正弦波電動機伺服驅動。交流伺服驅動裝置在傳動領域的發展日新月異。2

交流伺服電機結構圖3單擊此處添加標題WHICH伺服電機WHATHOW伺服電動機又稱執行電動機，在自動控制系統中用作執行元件，把所收到的電信號轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。伺服電機分為:直流伺服電動機交流伺服電動機，其主要特點是，當信號電壓為零時無自轉現象，轉速隨著轉矩的增加而勻速下降。4交流伺服電機組成1、采用高電阻率的導電材料做成的高電阻率導條的鼠籠轉子。2、是采用鋁合金制成的空心杯形轉子。

伺服電機內部的轉子是永磁鐵，驅動器控制的U/V/W三相電形成電磁場，轉子在此磁場的作用下轉動，同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅動器，驅動器根據反饋值與目標值進行比較，調整轉子轉動的角度。1其定子上裝有兩個位置互差90°的繞組。1、勵磁繞組Rf，它始終接在交流電壓Uf上；2、是控制繞組L，聯接控制信號電壓Uc。定子部分轉子部分交流伺服電機25基本類型異步型

同步型

有三相和單相之分，也有鼠籠式和線繞式，通常多用鼠籠式三相感應電動機。其結構簡單，與同容量的直流電動機相比，質量輕1/2，價格僅為直流電動機的1/3。缺點是不能經濟地實現范圍很廣的平滑調速，必須從電網吸收滯后的勵磁電流。因而令電網功率因數變壞。同步型交流伺服電動機雖較感應電動機復雜，但比直流電動機簡單。它的定子與感應電動機一樣，都在定子上裝有對稱三相繞組。而轉子卻不同，按不同的轉子結構又分電磁式及非電磁式兩大類。非電磁式又分為磁滯式、永磁式和反應式多種。

6優點2、定子繞組散熱比較方便。3、慣量小，易于提高系統的快速性。1、無電刷和換向器。

4、適應于高速大力矩工作狀態。7缺點控制較復雜1驅動器參數需要現場調整PID參數確定2需要更多的連線38伺服電動機與單機異步電動機相比的顯著特點起動轉矩大：1無自轉現象3運行范圍較廣29交流異步伺服電機的規格與性能項目規格與性能結構型式：籠型感應電動機冷卻方式小型機：全封閉；中型機：全封閉外扇冷型與防護強迫通風型額定功率：0.1-1.5kw；2.2-22kw；30-55kw額定轉矩：0.33-7.3N.M；10.7-107.8N.M；117-269N.M額定轉速：3000r/min；3000r/min；2000r/min額定電壓：80-120V；120V；150V瞬時最大轉矩：500%能率：4.25-11kw/s；44-293kw/s；516-860kw/s10交流異步伺服電機的規格與性能轉子GD2：0.0001-0.005kg.cm2；0.01-0.15kg.cm2；0.15-0.32kg.cm2適用負載GD2：電動機GD2的5倍頻率特性：50-100HZ電源電壓：三相交流80-200V控制方式：晶體管式等效正弦波PWM控制調速范圍：1比1000調速精度：負載變動（0%-100%）?±0.1%；電源變動（±10%）?±0.1%冷卻方式：小型機用自冷式；中型機用強制風冷式保護功能：過電壓，過電流，過載，速度，溫升，編碼器適用環境：環境空氣溫度0-50oC，環境空氣濕度85%以下，海拔1000米以下11交流永磁伺服電機的規格與性能項目規格與性能電源：穩定電壓或調壓直流電源（蓄電池、整流器）；6.3-48V60-120V主要構成設備：兩相或三相永磁同步電機，電力三極管交流器（方形波或等效正

弦波=PWM）無觸點轉子位置傳感器以及放大器額定功率0.5w-0.75kw-2.9kw額定轉速1000-3000r/min,也可20000r/min以上結構型式保護全滴型或全封閉型較多額定時間連續額定輸出特性恒轉矩特性轉速-轉矩特性加減恒轉矩特性12交流永磁伺服電機的規格與性能調速范圍：0%-100%速度控制裝置：置于電機內部。多為恒轉速特性（精度可達正負0.5%）

轉矩脈動比直流電動機大

效率：50%-80%，無因控制引起的損耗，減速時仍有較高的效率啟動特性：啟動轉矩大于100%，瞬時最大轉矩大于300%，轉矩與電流成比例

采用逐漸升高電壓的降壓啟動法，小型機可直接啟動速度控制：改變電力三極管變流器的直流輸入電壓調速制動：能耗制動和反接制動較為簡單正反轉：可通過改變轉子位置檢測信號順序實現正反轉控制，實現無觸點控

制而不必切換主電路

———深圳市星科研自動化科技公司13動機類型的選擇：1、不需要調速的機械裝置應優先選用籠型異步電動機2、對于負載周期性波動的長期工作機械,宜用繞線型異步電動機3、需要補償電網功率因數及獲得穩定的工作速度時,優先選用同

步電動機4、只需要幾種速度,但不要求調速時，選用多速異步電動機,采用

轉換開關等來切換你所需要的工作速度5、需要大的起動轉矩和恒功率調速的機械,宜選用直流電動機6、起制動和調速要求較高的機械,可選用直流電動機或帶調速裝

置的交流電動機14幾大廠商的產品

交流伺服電機廠商日本法那克公司日本安川電機德國寶石公司美國Gettys美國AB公司德國西門子公司德國力士樂公司韓國三星公司小型交流伺服電動機和驅動器永磁交流伺服電動機MAC系列交流伺服電動機IFT5系列三相永磁交流伺服電動機鐵氧體永磁的SD系列稀土永磁的SE系列A700全數字化交流伺服系統無刷伺服電動機BDS3型伺服驅動器全數字永磁交流伺服電動機及驅動系統15INCHINACHINAAlibaba——TaoBao16

華大伺服驅動器SBF-AL301產品說明：華大伺服驅動器1.3KWSBF-AL301/130ST-M05025配SDK伺服電機SBF-AL301具有位置控制及內部速度、外部速度、轉矩控制模式.華大SBF-AL301完全替代并超越邁信EP100-3A和凱恩帝SD100伺服驅動器，功能參數完全一樣，并添加新一代的軟件算法，進一步提升硬件抗干擾能力,接線方式一樣，不用重新焊線，插頭插上就可以使，解決您焊線的煩惱。產品性能穩定，一直深受廣大客戶的喜愛，廠家供貨,正品保障！一年免費保修，終身提供技術支持！17

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華大伺服驅動器SBF-AL30124交流伺服電機與伺服驅動器適配表252010-2014年中國電機制造行業銷售收入趨勢圖262010-2014年中國電機制造行業利潤總額趨勢圖272010-2014年中國電機制造行業毛利率增長趨勢1234毛利率20102011201220135201418.22%17.60%17.32%16.57%16.46%28全球高壓電機市場——下游行業29然而······永磁交流伺服驅動技術的迅猛發展使直流伺服系統面臨被淘汰的危機20世紀80年代以來，隨著集成電路、電力電子技術流可變速驅動技術的發展，永磁交流伺服驅動技術有了突出的發展，各國著名電氣廠商相繼不斷推出新的交流伺服電機和伺服驅動器系列產品交流伺服系統已成為當代高性能伺服系統的主要發展方向，使直流伺服系統面臨被淘汰的危機。30產品現狀及未來潛力產品現狀市場容量前景預測面臨挑戰產品現狀及未來潛力31產品現狀及未來潛力產品現狀市場容量目前我國電機裝機總容量已達4億多kW，年耗電量達12000億kWh，占全國總用電量的60%，占8000億kWh，占全國總用電量的40%左右，因此電機上的節能要求極大，也是節能效果最能體現的地方。采用新型電機設計、新工藝及新材料，通過降低電磁能、熱能、機械能的損耗來提高輸出效率，高效節能電機比傳統電機效率大約高3%-5%，目前達到2級能效指標電機的占比不足10%，因此其發展空間廣闊。隨著電力電子技術、計算機技術、微電子技術及制理論的發展和應用，中小型電機應用領域日益廣泛作為世界第一汽車制造和消費大國，我國汽車業在未來5-10年將保持10%-15%的復合增長率，汽車微電機市場容量增速可長期維持在15%以上。除了汽車行業以外，我國微特電機市場的發展前景廣闊。根據《節能與新能源汽車產業發展規劃》，到2015年，純電機作為機械裝備上不可或缺的組件之一，電動汽車和插電式混合動力汽車累計產銷量力爭達到50萬輛；到2020年，累計產銷量超過500萬輛。我國新能源汽車產業在未來數年將迎來快速增長階段，而這將帶動驅動電機市場規模迅速增長。隨著國家節能減排的積極推行及高效節能電機補貼政策的逐步落實，高效節能電機業將迎來爆發式的增長。未來幾年，節能電機設備占國內新增中小型機電設備的比例將達到60%以上，節能機電設備市場規模將達到500億元左右。產品現狀

市場容量32產品現狀及未來潛力目前，中國電機占全球電機的市場份額約21.5％，這一數據隨著國際經濟大環境的回暖變化還會增加。國內市場，在下一個五年規劃中將增長更快，特別是高效能電機的市場將有很大的增大空間。電機未來的趨勢在2015年之后，電機需求將向IE2類標準電機轉移，至于超高效率IE4類型的電機的市場占有率并不高。據預測，2015年，IE4類型的超高效電機市場份額將占5％。隨著這股經濟回暖之風，電機需求將比2013年高出7％-10％。而企業為趕上國家政策扶持的“高鐵”，在高效電機的使用推廣上將加大投入，對比2013年，預計完成能效計劃的高效電機推廣率在95％以上，電機節能系統的改造有一定的突破。非工業領域的電機應用消費一直是電機產業的驅動力。汽車行業是非工業電機的主要買家，輕型車輛平均每輛汽車有30多個電動機。家電和住宅產品中使用電動機的需求。相比家電的增長，住宅HVAC系統有望帶動電機更快的增長。經濟回暖是大環境，政策是促進力，市場是原動力。2015年，把握產業方向，結合政策指標，對于電機行業市場來說又是一個新的局面前景預測

未來前景機遇：現在歐美等發達國家從事傳統電機生產的企業已經越來越少，中國的電機企業就有可能成為他們的進口商。國內現有存量電機中高效電機比重不到5%，生產的高效電機主要銷往國外。同時，高效電機在中國的應用比例目前僅為23%~25%。挑戰：雖然我國已漸漸成為電機制造大國，掌握了高效及超高效節能電機生產技術，但從整體看，行業競爭力仍然較弱。電機用量大、能效水平低。近年來，我國雖然在高效電機研發方面與國際水平基本保持同步，技術進步非常樂觀。但遺憾的是我們國家生產的IE3電機國內應用得太少，大部分用于出口。不難看出，我國在高效電機方面還存在巨大的挑戰。未來，一方面要深入開展電機及其系統節能技術研究。另一方面要制訂電機系統節能相關導則、標準，如系統節能改造導則、專用領域的電機系統節能檢測、評價標準等。除此之外，還要建立電機系統節能認證機構，如市場準入認證、節能產品認證、各類高效電機系統節能認證等。33伺服電機行業應用普遍廣泛應用于ATM機、噴繪機、刻字機、寫真機、噴涂設備、醫療儀器及設備、計算機外設及海量存儲設備、精工業控制系統、辦公自動化、機器人等領域。特別適合要求運行平穩、低噪音、響應快、使用壽命長、高輸出扭矩的應用場合。123伺服電機在電腦繡花機等紡織機械設備中有著廣泛的應用，這類步進電機的特點是保持轉矩不高，頻繁啟動反應速度快、運轉噪音低、運行平穩、控制性能好、整機成本低其他others34發展問題目前：發展空間廣闊、市場容量大，經濟動力大挑戰：行業競爭力較弱。電機用量大、能效水平低，國家生產的IE3電機國內應用得太少，高效電機方面還存在巨大的挑戰未來：一方面要深入開展電機及其系統節能技術研究。另一方面要制訂電機系統節能相關導則、標準，建立電機系統節能認證機構未來電機的發展方向1423如何結合控制理論新的發展，引進一些先進的“復合型控制策略”

以改進“控制器”性能