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伺服电机成为数控机床行业关注的重点

时间:2018-06-07 点击次数:442

伺服电机系统的特性一直是影响系统加工性能的指标,围绕伺服系统动态特性与静态特性的提高,近年来发展了多种伺服电机驱动技术。可以预见,随着超高速切削、超精密加工、网络制造等先进制造技术的发展,具有网络接口的全数字伺服电机系统、直线电动机及高速电主轴等将成为数控机床行业关注的热点,并成为伺服系统的发展方向。




1. 伺服电机交流化

伺服电机技术将继续迅速地由DC伺服系统转向AC伺服系统。从目前国际市场的情况看,几乎所有的新产品都是AC伺服系统。在工业发达国家,AC伺服电机的市场占有率已超过80%。伺服电机的厂家也越来越多,正逐步超过生产DC伺服电机的厂家。可以预见,在不远的将来,除了在某些微型电机领域之外,AC伺服电机将完全取代DC伺服电机。


2. 伺服电机全数字化

采用新型高速微处理器和专用数字信号处理机(DSP)的伺服控制单元将全面代替以模拟电子器件为主的伺服控制单元,从而实现完全数字化的伺服系统。全数字化的实现,将原有的硬件伺服控制变成了软件伺服控制,从而使在伺服系统中应用现代控制理论的先进算法。


3. 伺服电机采用新型电力电子半导体器件

目前,伺服控制系统的输出器件多采用开关频率很高的新型功率半导体器件,主要有大功率晶体管(GTR)、功率场效应管(MOSFET)和绝缘门极晶体管(IGBT)等。这些先进器件的应用显著降低了伺服单元输出回路的功耗,提高了系统的响应速度,降低了运行噪声。尤其是,伺服控制系统已开始使用一种把控制电路功能和大功率电子开关器件集成在一起的新型模块,称为智能控制功率模块(Inligent Power Module,简称IPM)。这种器件将输人隔离、能耗制动、过温、过压、过流保护及故障诊断等功能全部集成于一个不大的模块中。其输入逻辑电平与TTL信号完全兼容,与微处理器的输出可直接接口。它的应用显著地简化了伺服单元的设计,并实现了伺服系统的小型化和微型化。


4. 伺服电机高度集成化

新的伺服系统产品改变了将伺服系统划分为速度伺服单元与位置伺服单元2个模块的做法,代之以单一、高度集成化、多功能的控制单元。同一个控制单元,只要通过软件设置系统参数就可改变其性能,既可以使用伺服电机本身配置的传感器构成半闭环调节系统,又可以通过接口与外部的位置或速度或力矩传感器构成高精度的全闭环调节系统。高度的集成化还显著缩小了整个控制系统的体积,使伺服系统的安装与调试工作都得到简化。

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