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維修技術(shù)

電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)有何特點(diǎn)？如何應(yīng)用于機(jī)器人？

內(nèi)容簡介：由于高起動轉(zhuǎn)矩、大轉(zhuǎn)矩、低慣量的交、直流伺服電動機(jī)在工業(yè)機(jī)器人中得到廣泛應(yīng)用，一般負(fù)載1000N（相當(dāng)100kgf）以下的工業(yè)機(jī)器人大多采用電伺服驅(qū)動系統(tǒng)。所采用的關(guān)節(jié)驅(qū)動電動機(jī)主要是AC伺服電動機(jī)，步進(jìn)電動機(jī)和DC伺服電動機(jī)。

   機(jī)器人電動伺服驅(qū)動系統(tǒng)是利用各種電動機(jī)產(chǎn)生的力矩和力，直接或間接地驅(qū)動機(jī)器人本體以獲得機(jī)器人的各種運(yùn)動的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。對工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動的電動機(jī)，要求有最大功率質(zhì)量比和扭矩慣量比、高起動轉(zhuǎn)矩、低慣量和較寬廣且平滑的調(diào)速范圍，這是伺服電動機(jī)在工業(yè)機(jī)器人中應(yīng)用的先決條件。
    特別像機(jī)器人末端執(zhí)行器（手爪）應(yīng)采用體積、質(zhì)量盡可能小的電動機(jī)，尤其是要求快速響應(yīng)時，伺服電動機(jī)必須具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，并且具有較大的短時過載能力。
    機(jī)器人對關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(jī)的要求
    1．體積小、質(zhì)量小、軸向尺寸短。
    2．調(diào)速范圍寬。能使用于1：1000～10000的調(diào)速范圍。
    3．能經(jīng)受得起苛刻的運(yùn)行條件，可進(jìn)行十分頻繁的正反向和加減速運(yùn)行，并能在短時間內(nèi)承受過載。
    4．起動轉(zhuǎn)矩慣量比大。在驅(qū)動負(fù)載的情況下，要求機(jī)器人的伺服電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)動慣量小。
    5．控制特性的連續(xù)性和直線性，隨著控制信號的變化，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速能連續(xù)變化，有時還需轉(zhuǎn)速與控制信號成正比或近似成正比。
    6．快速性。電動機(jī)從獲得指令信號到完成指令所要求的工作狀態(tài)的時間應(yīng)短。響應(yīng)指令信號的時間愈短，電伺服系統(tǒng)的靈敏性愈高，快速響應(yīng)性能愈好，一般是以伺服電動機(jī)的機(jī)電時間常數(shù)的大小來說明伺服電動機(jī)快速響應(yīng)的性能。
    目前，由于高起動轉(zhuǎn)矩、大轉(zhuǎn)矩、低慣量的交、直流伺服電動機(jī)在工業(yè)機(jī)器人中得到廣泛應(yīng)用，一般負(fù)載1000N（相當(dāng)100kgf）以下的工業(yè)機(jī)器人大多采用電伺服驅(qū)動系統(tǒng)。所采用的關(guān)節(jié)驅(qū)動電動機(jī)主要是AC伺服電動機(jī)，步進(jìn)電動機(jī)和DC伺服電動機(jī)。
    其中，交流伺服電動機(jī)、直流伺服電動機(jī)、直接驅(qū)動電動機(jī)（DD）均采用位置閉環(huán)控制，一般應(yīng)用于高精度、高速度的機(jī)器人驅(qū)動系統(tǒng)中。步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)多適用于對精度、速度要求不高的小型簡易機(jī)器人開環(huán)系統(tǒng)中。交流伺服電動機(jī)由于采用電子換向，無換向火花，在易燃易爆環(huán)境中得到了廣泛的使用。機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動電動機(jī)的功率范圍一般為0.1～10kW。
    常用的減速機(jī)構(gòu)
    1．RV減速機(jī)構(gòu)；
    2．諧波減速機(jī)械；
    3．?dāng)[線針輪減速機(jī)構(gòu)；
    4．行星齒輪減速機(jī)械；
    5．無側(cè)隙減速機(jī)構(gòu)；
    6．蝸輪減速機(jī)構(gòu)；
    7．滾珠絲杠機(jī)構(gòu)；
    8．金屬帶／齒形減速機(jī)構(gòu)；
    9．球減速機(jī)構(gòu)。
    電機(jī)分類
    1．交流伺服電動機(jī)
    包括同步型交流伺服電動機(jī)及反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)等。
    2．直流伺服電動機(jī)
    包括小慣量永磁直流伺服電動機(jī)、印制繞組直流伺服電動機(jī)、大慣量永磁直流伺服電動機(jī)、空心杯電樞直流伺服電動機(jī)。
    3．步進(jìn)電動機(jī)
    包括永磁感應(yīng)步進(jìn)電動機(jī)。
    速度傳感器多采用測速發(fā)電機(jī)和旋轉(zhuǎn)變壓器；位置傳感器多用光電碼盤和旋轉(zhuǎn)變壓器。近年來，國外已經(jīng)在使用一種集光電碼盤及旋轉(zhuǎn)變壓器功能為一體的混合式光電位置傳感器，伺服電動機(jī)可與位置及速度檢測器、制動器、減速機(jī)構(gòu)組成伺服電動機(jī)驅(qū)動單元。工業(yè)機(jī)器人電動機(jī)驅(qū)動原理，圖1。

    機(jī)器人驅(qū)動系統(tǒng)要求傳動系統(tǒng)間隙小、剛度大、輸出扭矩高以及減速比大。
    工業(yè)機(jī)器人電動伺服系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)為三個閉環(huán)控制，即電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)。
    目前國外開發(fā)出與交流伺服電動機(jī)相適配的驅(qū)動產(chǎn)品，用戶根據(jù)自己所需功能側(cè)重不同而選擇不同的伺服控制方式，一般情況下，交流伺服驅(qū)動器，可通過對其內(nèi)部功能參數(shù)進(jìn)行人工設(shè)定而實現(xiàn)以下功能：
    位置、速度混合方式；位置、轉(zhuǎn)矩混合方式；速度、轉(zhuǎn)矩混合方式；位置控制方式；速度控制方式；轉(zhuǎn)矩控制方式；速度PID參數(shù)設(shè)置；速度及加速度前饋參數(shù)設(shè)置；零漂補(bǔ)償參數(shù)設(shè)置；加減速時間設(shè)置；轉(zhuǎn)矩限制；位置偏差過大報警等。
    驅(qū)動器分類
    1．特種驅(qū)動器
    （1）超聲波電動機(jī)。
    （2）真空電動機(jī)。
    用于超潔凈環(huán)境下工作的真空機(jī)器人，例如用于搬運(yùn)半導(dǎo)體硅片的超真空機(jī)器人等。
    （4）壓電驅(qū)動器。
    眾所周知，利用壓電元件的電或電致伸縮現(xiàn)象已制造出應(yīng)變式加速度傳感器和超聲波傳感器，壓電驅(qū)動器利用電場能把幾微米到幾百微米的位移控制在高于微米級大的力，所以壓電驅(qū)動器一般用于特殊用途的微型機(jī)器人系統(tǒng)中。
    2．同步式交流伺服電動機(jī)驅(qū)動器
    同直流伺服電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)相比，同步式交流伺服電動機(jī)驅(qū)動器具有轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動慣量比高、無電刷及換向火花等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)機(jī)器人中得到廣泛應(yīng)用。
    同步式交流伺服電動機(jī)驅(qū)動器通常采用電流型脈寬調(diào)制（PWM）相逆變器和具有電流環(huán)為內(nèi)環(huán)、速度環(huán)為外環(huán)的多閉環(huán)控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)對三相永磁同步伺服電動機(jī)的電流控制。
    根據(jù)其工作原理、驅(qū)動電流波形和控制方式的不同，它又可分為兩種伺服系統(tǒng)：矩形波電流驅(qū)動的永磁交流伺服系統(tǒng)和正弦波電流驅(qū)動的永磁交流伺服系統(tǒng)。
    采用矩形波電流驅(qū)動的永磁交流伺服電動機(jī)稱為無刷直流伺服電動機(jī)，采用正弦波電流驅(qū)動的永磁交流伺服電動機(jī)稱為無刷交流伺服電動機(jī)。
    3．直流伺服電動機(jī)驅(qū)動器
    直流伺服電動機(jī)驅(qū)動器多采用脈寬調(diào)制（PWM）伺服驅(qū)動器，通過改變脈沖寬度來改變加在電動機(jī)電樞兩端的平均電壓，從而改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。
    PWM伺服驅(qū)動器具有調(diào)速范圍寬、低速特性好、響應(yīng)快、效率高、過載能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在工業(yè)機(jī)器人中常作為直流伺服電動機(jī)驅(qū)動器。
    4．步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器
    步進(jìn)電動機(jī)是將電脈沖信號變換為相應(yīng)的角位移或直線位移的元件，它的角位移和線位移量與脈沖數(shù)成正比。轉(zhuǎn)速或線速度與脈沖頻率成正比。
    在負(fù)載能力的范圍內(nèi)，這些關(guān)系不因電源電壓、負(fù)載大小、環(huán)境條件的波動而變化，誤差不長期積累，步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)可以在較寬的范圍內(nèi)，通過改變脈沖頻率來調(diào)速，實現(xiàn)快速起動、正反轉(zhuǎn)制動。
    作為一種開環(huán)數(shù)字控制系統(tǒng)，在小型機(jī)器人中得到較廣泛的應(yīng)用。但由于其存在過載能力差、調(diào)速范圍相對較小、低速運(yùn)動有脈動、不平衡等缺點(diǎn)，一般只應(yīng)用于小型或簡易型機(jī)器人中。
    步進(jìn)電動機(jī)所用的驅(qū)動器，主要包括脈沖發(fā)生器、環(huán)形分配器和功率放大等幾大部分，其原理框圖如圖2所示。

    5．直接驅(qū)動
    所謂直接驅(qū)動（DD）系統(tǒng)，就是電動機(jī)與其所驅(qū)動的負(fù)載直接耦合在一起，中間不存在任何減速機(jī)構(gòu)。
    同傳統(tǒng)的電動機(jī)伺服驅(qū)動相比，DD驅(qū)動減少了減速機(jī)構(gòu)，從而減少了系統(tǒng)傳動過程中減速機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的間隙和松動，極大地提高了機(jī)器人的精度，同時也減少了由于減速機(jī)構(gòu)的摩擦及傳送轉(zhuǎn)矩脈動所造成的機(jī)器人控制精度降低。
    DD驅(qū)動由于具有上述優(yōu)點(diǎn)，機(jī)械剛性好，可以高速高精度動作，且具有部件少、結(jié)構(gòu)簡單、容易維修、可靠性高等特點(diǎn)，在高精度、高速工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用中越來越引起人們的重視。
    作為DD驅(qū)動技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是DD電動機(jī)及其驅(qū)動器，它具有以下特性：
    （1）效率：與采用合理阻抗匹配的電動機(jī)（傳統(tǒng)驅(qū)動方式下）相比，DD電動機(jī)是在功率轉(zhuǎn)換較差的使用條件下工作的。因此，負(fù)載越大，越傾向于選用較大的電動機(jī)。
    （2）輸出轉(zhuǎn)矩大：為傳統(tǒng)驅(qū)動方式中伺服電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的50～100倍。
    （3）轉(zhuǎn)矩脈動�。篋D電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動可抑制在輸出轉(zhuǎn)矩的5％～10％以內(nèi)。
    目前，DD電動機(jī)主要分為變磁阻型和變磁阻混合型，有以下兩種結(jié)構(gòu)型式：雙定子結(jié)構(gòu)變磁阻型DD電動機(jī)和中央定子型結(jié)構(gòu)的變磁阻混合型DD電動機(jī)。

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永磁無刷直流電機(jī)PWM調(diào)制方式研究。
　　無刷直流電動機(jī)模型2PWM調(diào)制方式對電流的影響永磁無刷直流電機(jī)在忽略凸極效應(yīng)時，定子三相繞組的自感和互感為常數(shù)，與轉(zhuǎn)子位置無關(guān)。

微電機(jī)轉(zhuǎn)子壓鑄模設(shè)計。
　　與一般壓鑄件不同，微電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)看似簡單，但壁厚相差較大，端環(huán)壁厚、風(fēng)葉、導(dǎo)條較薄細(xì)。若模具設(shè)計不合理，會導(dǎo)致端環(huán)部分產(chǎn)生縮孔、疏松、氣孔以及導(dǎo)條、風(fēng)葉部分成形不足等質(zhì)量問題。

YE3電機(jī)和YE2電機(jī)、YX3電機(jī)的區(qū)別？
　　由于國內(nèi)目前Y,Y2，Y3系列電機(jī)基本都淘汰,所以YE3超高效節(jié)能電機(jī)節(jié)約能源、降低長期運(yùn)行成本，非常適合紡織、風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)使用，靠節(jié)電一年可收回電機(jī)購置成本；直接啟動、或用變頻器調(diào)速，可全面更換異步電機(jī)；

西安西瑪高壓電機(jī)維修的工藝流程簡單介紹
　　西安西瑪高壓電機(jī)生產(chǎn)廠家批量生產(chǎn)電機(jī)時，要購真空浸漆設(shè)備，該設(shè)備由專業(yè)廠家提供。一般修理廠家利用電加熱棒加熱定子至一定溫度后翻轉(zhuǎn)，定子口朝上進(jìn)行雙面灌漆。

西瑪電機(jī)維修在生活中尤為重要。
　　西瑪電機(jī)本身如果過載，欠壓過壓，都會引起電機(jī)繞組故障。這不僅會對影響電機(jī)的使用效率，也會對我們的人身安全造成一定的威脅。電機(jī)維修在這個時候就顯得尤為重要。

電機(jī)應(yīng)用無處不在，STPIN系列助力其實現(xiàn)精準(zhǔn)控制
　　為了幫助客戶快速設(shè)計出性能良好的產(chǎn)品，意法半導(dǎo)體推出了STPIN系列電機(jī)驅(qū)動產(chǎn)品。伴隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品的小型化發(fā)展趨勢，目前集成電路芯片也在向著集成化、小體積發(fā)展，將多項功能封裝到一顆芯片中是最普遍的做法。

高壓電機(jī)詳解
　　壓電動機(jī)可用于驅(qū)動各種不同機(jī)械之用。如壓縮機(jī)、水泵、破碎機(jī)、切削機(jī)床、運(yùn)輸機(jī)械及其它設(shè)備，供礦山、機(jī)械工業(yè)、石油化工工業(yè)、發(fā)電機(jī)等各種工業(yè)中作原動機(jī)用。

電機(jī)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速的控制精度測試是如何實現(xiàn)的？
　　試驗時驅(qū)動電機(jī)控制器設(shè)為直流母線電壓設(shè)為額定電壓，驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)宜處于空載、熱態(tài)、電動工作狀態(tài)。在轉(zhuǎn)速控制精度測試時，每一個設(shè)定的轉(zhuǎn)速目標(biāo)值均進(jìn)行以上實驗，選取轉(zhuǎn)速控制精度中的最大值作為驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制精度。

新型伺服電機(jī)助力提高機(jī)器性能
　　新款電機(jī)能夠達(dá)到或超出IE4額定效率值，與使用IE3或更低額定效率的電機(jī)相比可以節(jié)省能源成本。與規(guī)模更大、能耗更高的電機(jī)和變頻器方案相比，Kinetix VPC伺服電機(jī)在搭配Kinetix 5700伺服驅(qū)動器使用時的耗電量很小。

電機(jī)驅(qū)動集成的發(fā)展。
　　雖然圖騰柱電路是作為一種成熟解決方案已流行多年，但現(xiàn)代和未來的系統(tǒng)需要更高的集成度和更高的性能。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步，柵極驅(qū)動器IC的成本已可與分立電路相比，這使得IC解決方案對于大多數(shù)應(yīng)用而言更具吸引力和可行性。

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