交流永磁同步伺服电机
伺服电动机
伺服电动机认知1．永磁交流伺服系统概述现代高性能的伺服系统，大多数采用永磁交流伺服系统，其中包括永磁同步交流伺服电动机和全数字交流永磁同步伺服驱动器两部分。
(1)交流伺服电动机的工作原理伺服电机内部的转子是永久磁铁，驱动器控制的u／V／W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电动机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。
伺服电动机的精度决定于编码器的精度(线数)。
伺服驱动器控制交流永磁伺服电动机(PMSM)时，可分别工作在电流(转矩)、速度、位置控制方式下。
系统的控制结构框图如图7-17所示。
系统基于测量电机的两相电流反馈(Ia、Ib)和电机位置。
将测得的相电流(Ia、Ib)结合位置信息，经坐标变化(从a，b，c坐标系转换到转子d，q坐标系)，得到Ia、Ib分量，分别进入各自的电流调节器。
电流调节器的输出经过反向坐标变化(从d，q坐标系转换到a，b，c坐标系)，得到三相电压指令。
控制芯片通过这三相电压指令，经过反向、延时后，得到6路PWM波输出到功率器件，控制电机运行。
伺服驱动器均采用数字信号处理器(DSP)作为控制核心，其优点是可以实现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化。
功率器件普遍采用以智能功率模块(IPM)为核心设计的驱动电路，IPM内部集成了驱动电路，同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路，在主回路中还加入了软启动电路，以减小启动过程对驱动器的冲击。
智能功率模块(IPM)的主要拓扑结构是采用了三相桥式电路，原理图如图7-18所示。
利用了脉宽调制技术(Pulse width Modulation，PWM)，通过改变功率晶体管交替导通的时间来改变逆变器输出波形的频率，改变每半周期内晶体管的通断时问比，即通过改变脉冲宽度来改变逆变器输出电压幅值的大小以达到调节功率的目的。
关于图7-17中的矢量控制原理，此处不予讨论。
交流永磁同步伺服电机的工作原理
交流永磁同步伺服电机的工作原理朋友，今天咱们来聊聊交流永磁同步伺服电机这个超酷的东西。
你知道吗？交流永磁同步伺服电机就像是一个特别听话又超级能干的小助手呢。
它的核心部分有永磁体，这永磁体就像一个有着超强魔力的小磁铁，一直稳稳地待在电机里，散发着自己独特的魅力。
当我们给这个电机通上交流电的时候呀，就像是给这个小助手下达了开始工作的指令。
交流电会在电机的定子绕组里产生一个旋转的磁场，这个磁场就像一个看不见的大手，开始挥舞起来。
而那个永磁体呢，它可是个很有个性的家伙，它在这个旋转磁场的影响下，就想跟着一起动起来。
为啥呢？因为异性相吸，同性相斥呀，这个磁场的力量对永磁体有着很强的吸引力和排斥力。
你想象一下，这个永磁体就像是一个小舞者，而那个旋转磁场就是音乐的节奏。
小舞者要根据音乐的节奏来跳舞，永磁体就得按照旋转磁场的节奏来转动。
而且呀，它们配合得可好了，永磁体转动的速度和旋转磁场的速度基本上是同步的，这就是为啥叫永磁同步伺服电机啦。
这个电机的工作可不仅仅是这么简单地转一转哦。
它还特别聪明，能够根据我们的需求来精确地控制转动的角度、速度和扭矩呢。
比如说，在一些自动化的生产线上，我们需要这个电机把某个零件精确地送到某个位置，它就能做到。
这就好比你告诉一个特别机灵的小朋友，把这个小玩具放到那个小盒子里，他就能准确地完成任务。
在这个过程中呀，电机的控制系统就像是一个智慧的大脑。
它会时刻监测电机的运行状态，看看永磁体是不是按照我们想要的速度和角度在转动。
如果有一点点偏差，这个智慧的大脑就会马上调整，就像一个严格的老师，一旦发现学生的动作不标准，就立刻纠正。
交流永磁同步伺服电机在很多地方都发挥着巨大的作用呢。
在机器人的关节处，它就像是机器人的肌肉和关节的完美结合，让机器人能够灵活地做出各种动作，就像一个舞者在舞台上翩翩起舞。
在数控机床里，它又像一个超级精确的工匠，能够把零件加工得非常精细，一丝一毫的差错都不会有。
而且哦，这个电机还有一个很贴心的地方呢。
LSM系列交流永磁同步伺服电动机使用说明书
LSM系列交流永磁同步伺服电动机使用说明书感谢您使用本公司交流永磁同步伺服电动机（以下简称电机），操作电机前需充分了解本公司的电机型号规格和使用说明书。
安装电机前特别需要注意安全预防措施！安全预防措施非正确使用本电机会造成重大的人身和财产事故。
所有接触电机接线端子的工作必须由有资格的专业人员完成。
请确认电机的供电已被切断且肯定不会再被接通。
1.安全提示1）在对电机或电机驱动器进行任何工作前，请切断供电且确认不会再被接通，旋转部件须处于静止状态。
2）SQ系列电机旋转时，电机端子上有高压，它能导致人身事故。
3）装有阻转制动器的电机，请检查其工作无误，阻转制动器仅用于电机停转的情况下。
允许的紧急制动次数，请查阅电机目录中有关摩擦片的数据。
不允许将阻转制动器作为工作制动器使用。
只允许本公司或经本公司授权的服务站进行维修工作。
4）电机表面温度会超过60℃。
不允许在电机附近放置或在电机上安装对温度敏感的物件。
必要时，须采取防人身接触措施。
2.拆封检查：客户收到电机后，请立即检查以下事项：1）检查电机外观和配件是否有损坏等异常情况。
2）检查电机配线是否毁坏，是否可与电机相连接。
3）电机型号与您定单上的型号是否相同，如有任何不符请与我公司业务处联系。
3.运输、安装和仓储1）搬运电机时不可拖拉电机引出线或紧握电机主轴。
2）安装电机连接器时请勿敲击电机主轴和后罩壳以防止损坏电机轴承和精密反馈元件。
3) 安装时,请注意将电机放在平整的平面上,法兰盘要固定好。
机械部分连接时，请注意上下左右要调准。
偏差将导致不允许的振动，并会损伤轴承和机械耦合部件。
4) 要采用与电机适配的电机驱动器。
请查阅相关产品文件或咨询我公司技术人员。
超过允许的最大电机电流值时，会立刻导致电机永磁体的去磁。
5）只允许存放于干燥，无粉尘以及通风的房间内。
使用前，请用500V兆欧表检查绝缘。
如绕组对机壳的绝缘电阻≤2MΩ，电机在使用前须烘干。
6）长期存放后（大于三个月），为使轴承中的润滑油得以均匀分布，应让电机短时地低速运转，速度为500rpm.如自行装卸电机引起任何问题，恕不负责。
永磁同步伺服电机(PMSM)的基本结构 和控制单元驱动器原理
永磁同步伺服电机（PMSM）的基本结构和控制单元驱动器原理导语：永磁交流伺服系统的驱动器经历了模拟式、模式混合式的发展后，目前已经进入了全数字的时代。
全数字伺服驱动器不仅克服了模拟式伺服的分散性大、零漂、低可靠性等确定，还充分发挥了数字控制在控制精度上的优势和控制方法的灵活，使伺服驱动器不仅结构简单，而且性能更加的可靠。
随着现代电机技术、现代电力电子技术、微电子技术、永磁材料技术、交流可调速技术及控制技术等支撑技术的快速发展，使得永磁交流伺服技术有着长足的发展。
永磁交流伺服系统的性能日渐提高，价格趋于合理，使得永磁交流伺服系统取代直流伺服系统尤其是在高精度、高性能要求的伺服驱动领域成了现代电伺服驱动系统的一个发展趋势。
永磁交流伺服系统具有以下等优点：电动机无电刷和换向器，工作可靠，维护和保养简单；定子绕组散热快；惯量小，易提高系统的快速性；适应于高速大力矩工作状态；相同功率下，体积和重量较小，广泛的应用于机床、机械设备、搬运机构、印刷设备、装配机器人、加工机械、高速卷绕机、纺织机械等场合，满足了传动领域的发展需求。
永磁交流伺服系统的驱动器经历了模拟式、模式混合式的发展后，目前已经进入了全数字的时代。
全数字伺服驱动器不仅克服了模拟式伺服的分散性大、零漂、低可靠性等确定，还充分发挥了数字控制在控制精度上的优势和控制方法的灵活，使伺服驱动器不仅结构简单，而且性能更加的可靠。
现在，高性能的伺服系统，大多数采用永磁交流伺服系统其中包括永磁同步交流伺服电动机和全数字交流永磁同步伺服驱动器两部分。
伺服驱动器有两部分组成：驱动器硬件和控制算法。
控制算法是决定交流伺服系统性能好坏的关键技术之一，是国外交流伺服技术封锁的主要部分，也是在技术垄断的核心。
交流永磁伺服系统的基本结构交流永磁同步伺服驱动器主要有伺服控制单元、功率驱动单元、通讯接口单元、伺服电动机及相应的反馈检测器件组成，其结构组成如图1所示。
其中伺服控制单元包括位置控制器、速度控制器、转矩和电流控制器等等。
交流伺服电机与普通电机区别
交流伺服电机与普通电机区别交流伺服电机与普通电机有很多区别：1、根据电机的不同应用领域，电机的种类很多，交流伺服电机属于控制类电机。
伺服的基本概念是准确、精确、快速定位。
伺服电机的构造与普通电机是有区别的，带编码器反馈闭环控制，能满足快速响应和准确定位。
现在市面上流通的交流伺服电机多为永磁同步交流伺服，这种电机受工艺限制，很难做到很大的功率，十几Kw以上的同步伺服电机价格很贵，在这样的现场应用，多采用交流异步伺服电机，往往采用变频器驱动。
2、电机的材料、结构和加工工艺，交流伺服电机要远远高于变频器驱动的交流电机（一般交流电机或恒力矩、恒功率等各类变频电机）。
就是说当伺服驱动器输出电流、电压、频率变化很快时，伺服电机能产生响应的动作变化，响应特性和抗过载能力远远高于变频器驱动的交流电机。
当然不是说变频器输出不了变化那么快的电源信号，而是电机本身就反应不了，所以在变频器的内部算法设定时为了保护电机做了相应的过载设定。
3、交流电机一般分为同步和异步电机：（1）、交流同步电机：就是转子是由永磁材料构成，所以转动后，随着电机的定子旋转磁场的变化，转子也做响应频率的速度变化，而且转子速度=定子速度，所以称“同步”。
（2）、交流异步电机：转子由感应线圈和材料构成。
转动后，定子产生旋转磁场，磁场切割定子的感应线圈，转子线圈产生感应电流，进而转子产生感应磁场，感应磁场追随定子旋转磁场的变化，但转子的磁场变化永远小于定子的变化，一旦等于就没有变化的磁场切割转子的感应线圈，转子线圈中也就没有了感应电流，转子磁场消失，转子失速又与定子产生速度差又重新获得感应电流。
所以在交流异步电机里有个关键的参数是转差率就是转子与定子的速度差的比率。
（3）、对应交流同步和异步电机，变频器就有相应的同步变频器和异步变频器，伺服电机也有交流同步伺服和交流异步伺服。
当然变频器里交流异步变频常见，伺服则交流同步伺服常见。
4、交流伺服电机与普通电机还有很多区别，可以参考一下《电机学》方面的书籍；普通电机通常功率很大，尤其是启动电流很大，伺服驱动器的电流容量不能满足要求。
交流永磁同步伺服电机及其驱动技术
3 交流永磁同步电机的PWM控制
PMSM驱动器的主回路一般采用交—直—交的结构。
IGBT （Insulated-gate Bipolar Transistor ） 由MOSFET和GTR复合而成，结合二者的优点。 GTR的特点——电流驱动，开关速度较低，所需驱 动功率大，驱动电路复杂。但集电极和发射极间的电压基本不随电压升高而变化。 MOSFET的优点——电压驱动，开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小而且驱动电路简单，但耐压越高源极和漏极间的电阻越大。
用直流电压信号去调制三角波信号，得到一个 脉冲序列。 占空比由直流电压幅值决定。
脉冲的频率由三角波频率决定，脉冲的占空比由电压幅值决定。
用正弦波信号去调制三角波信号，会得到一个占空比按正弦规律变化的脉冲序列。
脉冲序列可能包含各次谐波的频谱成份，但其基波由调制波决定
SVPWM（Space Vector PWM）技术
用线性组合生成新的电压空间矢量
T: 电压空间矢量Vs的作用时间 T4：基本电压空间矢量V4的作用时间 T6: 基本电压空间矢量V6的作用时间 T0: 零矢量V(111)或V(000)作用时间
PWM周期受到采样周期及功率管开关频率的限制
知道了Vα,Vβ的值，就求出了生成新的电压矢量所需的基本电压矢量的作用时间。
Id, iq并不是真实的物理量，电机力矩的控制最终还是定子绕组电流ia,ib,ic或定子绕组电压ua,ub,uc实现，
因此，必须将虚拟量变换回这些真实的物理量，这可通过如上clarck、Park变换的逆变换实现。
磁场定向控制的实现
力矩的控制由力矩回路实现。 图中电流传感器测量出定子绕组电流ia,ib作为clarke变换的输入，ic可由三相电流对称关系ia+ib+ic=0求出。 clarke变换的输出i α,iβ ，与由编码器测出的转角Θ作为park变换的输入，其输出id与iq作为电流反馈量与指令电流idref及iqref比较，产生的误差在力矩回路中经PI运算后输出电压值ud,uq。 再经逆park变换将这ud,uq变换成坐标系中的电压u α,uβ。 SVPWM算法将u α,uβ转换成逆变器中六个功放管的开关控制信号以产生三相定子绕组电流。 速度的控制由速度回路实现。 速度指令（一般是位置回路的输出）与由光电编码器测量出的电机实际速度相比较，误差在速度回路中经PI运算后作为力矩回路的指令值。
直流无刷电机与永磁同步电机区别
通常说的交流永磁同步伺服电机具有定子三相分布绕组和永磁转子，在磁路结构和绕组分布上保证感应电动势波形为正弦，外加的定子电压和电流也应为正弦波，一般靠交流变压变频器提供。
永磁同步电机控制系统常采用自控式，也需要位置反馈信息，可以采用矢量控制（磁场定向控制）或直接转矩控制的先进控制方式。
两者区别可以认为是方波和正弦波控制导致的设计理念不同。
最后明确一个概念，无刷直流电机的所谓“直流变频”实质上是通过逆变器进行的交流变频，从电机理论上讲，无刷直流电机与交流永磁同步伺服电机相似，应该归类为交流永磁同步伺服电机；但习惯上被归类为直流电机，因为从其控制和驱动电源以及控制对象的角度看，称之为“无刷直流电机” 也算是合适的。
无刷直流电机通常情况下转子磁极采用瓦型磁钢，经过磁路设计，可以获得梯形波的气隙磁密，定子绕组多采用集中整距绕组，因此感应反电动势也是梯形波的。
无刷直流电机的控制需要位置信息反馈，必须有位置传感器或是采用无位置传感器估计技术，构成自控式的调速系统。
控制时各相电流也尽量控制成方波，逆变器输出电压按照有刷直流电机PWM勺方法进行控制即可。
本质上，无刷直流电动机也是一种永磁同步电动机，调速实际也属于变压变频调速范畴。
通常说勺永磁同步电动机具有定子三相分布绕组和永磁转子，在磁路结构和绕组分布上保证感应电动势波形为正弦，外加勺定子电压和电流也应为正弦波，一般靠交流变压变频器提供。
永磁同步电机控制系统常采用自控式，也需要位置反馈信息，可以采用矢量控制（磁场定向控制）或直接转矩控制勺先进控制策略。
两者区别可以认为是方波和正弦波控制导致勺设计理念不同。
最后纠正一个概念，“直流变频”实际上是交流变频，只不过控制对象通常称之为“无刷直流电机” 。
仅对电机结构而言，二者确实相差不大，个人认为二者勺区别主要在于：1概念上勺区别。
无刷直流电机指勺是一个系统，准确地说应该叫“无刷直流电机系统”，它强调勺是电机和控制器勺一体化设计，是一个整体，相互勺依存度非常高，电机和控制器不能独立地存在并独立工作，考核勺也是他们整体勺技术性能。
永磁同步电机和伺服电机
永磁同步电机和伺服电机朋友们！今天咱们来唠唠永磁同步电机和伺服电机。
先来说说永磁同步电机。
这玩意儿啊，简单来说就是靠永磁体产生磁场来工作的电机。
它的优点可不少，效率高是其一，能帮咱们省不少电；而且功率密度大，就是在同样的体积下能输出更大的功率；还有就是它的调速范围广，能适应各种不同的工作需求。
比如说在新能源汽车里，永磁同步电机就大显身手啦。
它能让汽车在加速时迅猛有力，同时在高速行驶时还能保持较好的节能效果。
再讲讲伺服电机。
这伺服电机可厉害啦，它的控制精度那叫一个高。
能非常精准地按照我们的要求来转动，误差非常小。
而且它的响应速度快，您这边刚发出指令，它立马就能做出反应。
在一些需要高精度控制的设备上，比如数控机床、工业机器人，伺服电机就发挥着关键作用。
就好比机器人的关节，能灵活准确地做出各种动作，全靠伺服电机的精准控制。
给您举个例子啊。
比如说在生产手机的工厂里，那些负责组装手机零部件的机械手臂，里面用的就是伺服电机。
它们能精确地把小小的零件放到准确的位置，一丝一毫都不会差。
永磁同步电机和伺服电机虽然都很牛，但它们还是有一些区别的。
永磁同步电机通常更注重效率和功率输出，适合那些对能源利用要求高、功率需求大的场合。
而伺服电机则更侧重于精度和响应速度，在对运动控制要求极其严格的地方表现出色。
再比如说，在一些大型的风力发电设备中，可能会用到永磁同步电机来提高发电效率；而在自动化生产线上的精密设备里，伺服电机则是保证产品质量的关键。
在实际应用中，得根据具体的需求来选择是用永磁同步电机还是伺服电机。
朋友们，这下您对永磁同步电机和伺服电机是不是有了更清楚的认识啦？。
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交流伺服永磁电机选型手册
1,2016
警告和操作注意事项
1.
拆装光电编码器，否则破坏编码器与电动机绕组的相对位置(零点)而致使电动机无法运行!
2.在正常气候条件下，用500V兆欧表测量电动机绕组对机壳的绝缘电
阻,其值不应小于20MΩ。
3.按本使用说明书所述的电动机与驱动单元接线方式正确连接，确保
保护接地牢固可靠。
4.电动机从零速至最高速空载运行,应无异常噪声和震动，方可投入负
载运行。
5.电动机运行中，切勿接触运转中的电动机轴以及电动机外壳。
6.具有相应资格的人员，才能调整、维护电动机。
7.不得拖拽电线（缆）、电动机轴搬运电动机。
8.用户对产品的任何改动本公司将不承担任何责任。
本使用说明书由最终用户收藏。
1
伺服电机为自冷式散热方式，安装时请选择足够大的安装板。
伺服电机长期工作，机体本身会有一定的温度，这是正常情况。
装配了失电制动器的伺服电机，其失电制动器的电源必须由驱动器控制开闭，否则会造成工作状态不佳。
2
伺服电机内装精密反馈元件，严禁重力敲击电机轴伸端及后部。
严禁随意更改、折装及加工电机部件。
工作运行环境
1.海拔高度不超过1000m。
当海拔高度超过1000m时，需考虑到
因空气冷却效果减弱对部分性能指标的影响。
2.环境温度在-10℃~+40℃的范围内。
3.空气相对湿度≤90%(无凝露)。
4.AC稳态电压值为(0.85~1.1)×额定电压值。
3
伺服电机型号说明
安装及联线
U、V、W为伺服电机绕组线圈引线端。
4
15芯非省线式编码器定义：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 PE +5V 0V A+ B+ Z+ A- B- Z- U+ V+ W+ U- V- W-
绝对值编码器定义:
注意：60制动器有极性要求:“2”接“+”,“3”接“-”,
使用电压:DC 24V
80、90、110、130制动器接DC 24V.
150、180制动器有DC24V和DC100V两种，具体使用电压看电机标签.
5
60电机外形图
如装抱闸，则电机机身长度增加46mm.
注意事项：60抱闸电机，接DC24V电源，“2”接正，“3”接负，有极性要求.
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80电机外形图
.
如装抱闸，则电机机身长度增加44mm 8
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90电机外形图
.
如装抱闸，则电机机身长度增加42mm 10
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110电机外形图
如装抱闸，则电机机身长度增加42mm.
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130电机外形图
如装抱闸，则电机机身长度增加41mm.
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150电机外形图
如装抱闸，则电机机身长度增加62mm.
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19
150电机外形图
如装抱闸，则电机机身长度增加62mm.
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180电机外形图
如装抱闸，则电机机身长度增加45mm 22
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25。