서보모터 선정의 원칙과 주의사항

서보 모터의 작동 원리

1. 서보는 주로 위치에 대한 펄스에 의존합니다. 기본적으로 서보 모터가 펄스를 받으면 회전한다는 것을 알 수 있습니다. 서보 모터 자체에는 펄스를 방출하는 기능이 있으므로 서보 모터가 각도를 회전할 때마다 해당 수의 펄스를 방출하여 변위를 달성합니다. 서보 모터가 수신한 펄스와 함께 에코되거나 폐쇄 루프라고 불리는 시스템은 서보 모터에 전송된 펄스 수와 동시에 수신된 펄스 수를 알 수 있습니다. 모터의 제어가 매우 정확하게 이루어지므로 0.001mm에 도달할 수 있는 정밀한 위치 결정이 가능합니다. DC 서보 모터는 브러시 모터와 브러시리스 모터로 구분됩니다. 브러시 모터는 저렴한 비용, 간단한 구조, 큰 시동 토크, 넓은 속도 범위, 쉬운 제어 및 유지 관리가 필요하지만 유지 관리(카본 브러시 교체)가 쉽고 전자기 간섭이 발생하며 환경 요구 사항이 있습니다. 따라서 비용에 민감한 일반 산업 및 민간 응용 분야에 사용할 수 있습니다. 브러시리스 모터는 크기가 작고, 무게가 가벼우며, 출력이 크고, 응답이 빠르고, 속도가 빠르고, 관성이 작고, 회전이 부드럽고, 토크가 안정적입니다. 제어는 복잡하고 지능을 구현하기 쉽습니다. 전자 정류 방법은 유연하며 구형파 정류 또는 사인파 정류가 될 수 있습니다. 모터는 유지 관리가 필요 없으며 효율이 높고 작동 온도가 낮으며 전자기 복사가 매우 적고 수명이 길며 다양한 환경에서 사용할 수 있습니다. 2. AC 서보 모터도 브러시리스 모터이며 동기식 모터와 비동기식 모터로 구분됩니다. 현재 동기식 모터는 일반적으로 모션 제어에 사용되며 출력 범위가 크고 높은 출력을 얻을 수 있습니다. 관성이 크고 최대 회전 속도가 낮으며 전력이 증가함에 따라 급격히 감소합니다. 따라서 저속 및 원활한 작동이 필요한 용도에 적합합니다. 3. 서보 모터 내부의 로터는 영구 자석으로, 드라이버에 의해 제어되는 U/V/W 3상 전기는 이 자기장의 작용으로 동시에 회전합니다. 모터의 신호를 운전자에게 피드백합니다. 운전자는 피드백 값에 따라 응답하여 회전자 회전 각도를 조정합니다. 서보 모터의 정확도는 엔코더의 정확도(라인 수)에 따라 달라집니다. 서보 모터란 무엇입니까? 종류는 몇 가지인가요? 직업의 특징은 무엇인가요? 답변: 서보 모터는 실행 모터라고도 하며, 수신된 전기 신호를 모터 샤프트의 각변위 또는 각속도 출력으로 변환하는 액추에이터로 사용됩니다. DC 서보 모터와 AC 서보 모터의 두 가지 범주로 구분됩니다. 주요 특징은 신호 전압이 0 일 때 회전 현상이 없으며 토크가 증가함에 따라 회전 속도가 일정한 속도로 감소한다는 것입니다. AC 서보 모터와 브러시리스 DC 서보 모터의 차이점은 무엇입니까? 답변: AC 서보는 사인파 제어를 사용하고 토크 리플이 작기 때문에 더 좋습니다. DC 서보는 사다리꼴 파입니다. 그러나 DC 서보는 비교적 간단하고 저렴합니다. 영구 자석 AC 서보 모터 1980년대부터 집적 회로, 전력 전자 기술 및 AC 가변 속도 드라이브 기술의 개발로 영구 자석 AC 서보 드라이브 기술이 눈부신 발전을 이루었습니다. 여러 나라의 유명 전기 제조업체가 자체 AC 서보를 연속적으로 출시했습니다. 모터 및 서보 드라이브 제품 시리즈는 지속적으로 개선되고 업데이트됩니다. AC 서보 시스템은 현대 고성능 서보 시스템의 주요 개발 방향이 되었으며, 원래의 DC 서보 시스템은 제거될 위험에 처해 있습니다. 1990년대 이후 세계 여러 나라에서 상용화된 AC 서보 시스템은 완전 디지털 제어되는 사인파 모터 서보 드라이브를 사용합니다. 변속기 분야의 AC 서보 드라이브 개발은 날이 갈수록 변화하고 있습니다. DC 서보 모터와 비교하여 영구 자석 AC 서보 모터의 주요 장점은 다음과 같습니다. ⑴ 브러시 및 정류자가 없으므로 안정적으로 작동하고 유지 관리 및 유지 요구 사항이 낮습니다. ⑵ 고정자 권선은 방열에 더 편리합니다. ⑶관성이 작아 시스템의 속도를 향상시키기 쉽습니다. ⑷고속, 고토크 작업조건에 적합합니다. ⑸ 동일한 전력으로 더 작은 부피와 무게. 독일 MANNESMANN 소재 Rexroth Company의 Indramat 사업부가 1978년 하노버 무역 박람회에서 MAC 영구 자석 AC 서보 모터 및 드라이브 시스템을 공식 출시한 이후, 이는 이 차세대 AC 서보 기술이 실용 단계에 진입했음을 의미합니다. 1980년대 중후반에는 각 회사가 완전한 제품 시리즈를 보유하게 되었습니다. 전체 서보 시장은 AC 시스템으로 이동했습니다.

초기 아날로그 시스템은 제로 드리프트, 간섭 방지, 신뢰성, 정확성 및 유연성과 같은 측면에서 결함이 있었으며 최근에는 마이크로프로세서 및 새로운 디지털 신호 프로세서(DSP)의 적용으로 모션 제어 요구 사항을 완전히 충족하지 못했습니다. , , 디지털 제어 시스템이 등장했으며 제어 부분은 소프트웨어에 의해 완전히 수행될 수 있는데 이는 각각 檚昮 또는 把挌新猌 및 把昮의 영구 자석 AC 서보 시스템이라고 합니다. 지금까지 대부분의 고성능 전기 서보 시스템은 영구자석 동기 AC 서보 모터를 사용했으며, 제어 드라이버는 대부분 빠르고 정확한 위치 지정이 가능한 완전 디지털 위치 서보 시스템을 사용했습니다. 대표적인 제조사로는 독일의 Siemens, 미국의 Kollmorgen, 일본의 Panasonic, Yaskawa 등이 있습니다. 일본 Yaskawa Electric Manufacturing Co., Ltd.에서 출시한 소형 AC 서보 모터 및 드라이브 중 D 시리즈는 CNC 공작 기계에 적합합니다(최대 속도는 1000r/min, 토크는 0.25~2.8N.m). R 시리즈는 로봇에 적합합니다(최대 속도는 3000r/min, 토크는 0.016~0.16N.m). 이후 M, F, S, H, C, G 등 6개 시리즈가 출시됐다. 1990년대에는 새로운 D 시리즈와 R 시리즈가 출시되었습니다. 구형파 드라이브 및 8051 마이크로컨트롤러 제어는 사인파 드라이브, 80C, 154CPU 및 게이트 어레이 칩 제어로 변경되어 토크 변동이 24%에서 7%로 감소하고 신뢰성이 향상되었습니다. 이런 방식으로 작업 기계, 핸들링 메커니즘, 용접 로봇, 조립 로봇, 전자 부품, 가공 기계의 요구 사항을 충족하는 8개 시리즈(전력 범위: 0.05~6kW)의 비교적 완전한 시스템을 형성하는 데 몇 년 밖에 걸리지 않았습니다. , 인쇄기 등. 고속 권선기, 권선기 등의 다양한 요구 사항 공작기계 CNC 장치 생산으로 유명한 일본 화낙(Fanuc)사도 1980년대 중반에 S 시리즈(13개 사양)와 L 시리즈(5개 사양) 영구자석 AC 서보 모터를 출시했다. L 시리즈는 작은 관성 모멘트와 기계적 시정수를 갖고 있어 특히 빠른 응답이 요구되는 위치 서보 시스템에 적합합니다. 기타 일본 제조업체: Mitsubishi Electric(HC-KFS, HC-MFS, HC-SFS, HC-RFS 및 HC-UFS 시리즈), Toshiba Seiki(SM 시리즈), Okuma Iron Works(BL 시리즈), Sanyo Electric( BL 시리즈), Tateishi Motor(S 시리즈) 및 기타 많은 제조업체도 영구 자석 AC 서보 시스템 경쟁에 참가했습니다. 독일 Rexroth Company(Rexroth)의 Indramat 사업부의 MAC 시리즈 AC 서보 모터에는 7가지 프레임 크기와 92가지 사양이 있습니다. 독일 Siemens 회사의 IFT5 시리즈 3상 영구 자석 AC 서보 모터는 표준형과 짧은형의 두 가지 범주로 구분되며 8가지 프레임 크기에 98가지 사양이 있습니다. 이 AC 서보 모터 시리즈의 무게는 동일한 출력 토크를 갖는 IHU 시리즈 DC 서보 모터의 1/2에 불과하다고 합니다. 매칭 트랜지스터 펄스 폭 변조 드라이버 6SC61 시리즈는 최대 6축의 모터를 제어할 수 있습니다. 독일 회사 BOSCH는 페라이트 영구 자석 SD 시리즈(17개 사양)와 희토류 영구 자석 SE 시리즈(8개 사양) AC 서보 모터 및 Servodyn SM 시리즈 드라이브 컨트롤러를 생산합니다. 미국의 유명한 서보 장치 제조 회사인 Gettys는 한때 Gould Electronics Company(모션 제어 사업부)의 사업부였으며 M600 시리즈 AC 서보 모터 및 A600 시리즈 서보 드라이브를 생산했습니다. 나중에 AEG에 합병되어 게티즈(Gettys)라는 이름이 복원되었으며 A700 완전 디지털 AC 서보 시스템이 출시되었습니다. 미국 A-B(ALLEN-BRADLEY) Company의 드라이브 사업부는 1326 페라이트 영구자석 AC 서보 모터와 1391 AC PWM 서보 컨트롤러를 생산합니다. 모터에는 3가지 프레임 크기와 30가지 사양이 포함됩니다.

I.D.(Industrial Drives)는 유명한 미국 Kollmorgen의 산업용 드라이브 부문으로 BR-210, BR-310, BR-510 및 41 사양의 브러시리스 서보 모터와 BDS3 유형 서보 드라이브를 생산했습니다. 1989년부터 B(소관성), M(중관성), EB(방폭)의 ​​세 가지 카테고리를 포함하는 Goldline 영구 자석 AC 서보 모터의 새로운 시리즈가 출시되었습니다. 여기에는 10, 20, 5가지 유형이 있습니다. 프레임 크기: 40, 60, 80. 각 카테고리에는 42가지 사양이 있으며 모두 NdFeB 영구 자석 재료를 사용합니다. 토크 범위는 0.84~111.2N.m, 출력 범위는 0.54~15.7kW입니다. 해당 드라이브에는 BDS4(아날로그 유형), BDS5(위치 제어를 포함한 디지털 유형), Smart Drive(디지털 유형)의 세 가지 시리즈가 포함되며 최대 연속 전류는 55A입니다. Goldline 시리즈는 현대 영구 자석 AC 서보 기술의 최신 수준을 나타냅니다. 아일랜드의 Inland는 원래 Kollmorgen의 외국 사업부였으며 현재는 AEG에 합병되어 DC 서보 모터, DC 토크 모터 및 서보 증폭기 생산으로 유명합니다. BHT1100, 2200, 3300의 세 가지 프레임 크기로 SmCo 영구자석 AC 서보 모터와 17가지 사양의 SmCo 영구자석 AC 서보 모터 및 8가지 유형의 컨트롤러를 생산합니다. 프랑스 Alsthom Group은 파리 Parvex 공장에서 14가지 사양의 LC 시리즈(롱 타입) 및 GC 시리즈(쇼트 타입) AC 서보 모터와 AKSODYN 시리즈 드라이브를 생산합니다. 구소련에서는 CNC 공작 기계와 로봇 서보 제어용 AC 서보 모터 두 시리즈를 개발했습니다. 그 중 ДBy 시리즈는 페라이트 영구 자석을 사용하며 두 가지 프레임 크기가 있습니다. 각 프레임 크기에는 3가지 유형의 코어 길이가 있으며 각각 2가지 유형의 권선 데이터가 있으며 최대 12가지 사양이 있습니다. 연속 토크 범위는 7~35N입니다. 중. 2ДBy 시리즈는 희토류 영구자석을 사용하며, 6가지 프레임 크기와 17가지 사양을 가지고 있으며, 토크 범위는 0.1~170N.m입니다. 3ДБ 컨트롤러가 장착되어 있습니다. 최근 일본 Panasonic Corporation은 완전 디지털 MINAS 시리즈 AC 서보 시스템을 출시했습니다. 그중 영구 자석 AC 서보 모터에는 0.03~5kW의 전력과 18가지 중간 관성을 갖춘 MSMA 시리즈가 포함됩니다. 유형에는 MDMA, MGMA 및 MFMA가 포함되며, 전력 범위는 0.75~4.5kW이고 23가지 사양이 있습니다. MHMA 시리즈 대형 관성 모터는 전력 범위가 0.5~5kW이며 7가지 사양이 있습니다. . 최근 몇 년 동안 한국의 삼성이 개발한 완전 디지털 영구 자석 AC 서보 모터 및 드라이브 시스템 중 FAGA AC 서보 모터 시리즈에는 CSM, CSMG, CSMZ, CSMD, CSMF, CSMS, CSMH, CSMN 및 CSMX가 포함됩니다. . 전력 범위는 15W ~ 5kW입니다. 요즘에는 다양한 AC 및 DC 서보 모터와 스테퍼 모터의 동적 응답 성능을 측정하고 비교하기 위해 서보 모터의 품질 요소로 종합 지수(Powerrate)가 자주 사용됩니다. 동력 변화율은 모터의 연속(정격) 토크와 회전자의 관성 모멘트의 비율을 나타냅니다. 전력 변화율을 기반으로 한 계산 및 분석 결과 영구자석 AC 서보 모터의 기술 지표는 미국 I.D.의 Goldline 시리즈와 독일 Siemens의 IFT5 시리즈인 것으로 나타났습니다. 서보 모터의 원리 1. AC 서보 모터 AC 서보 모터의 고정자의 구조는 기본적으로 용량성 분할 위상 단상 비동기 모터의 구조와 유사합니다. 고정자는 위치가 90° 다른 두 개의 권선을 갖추고 있습니다. 하나는 항상 AC 전압 Uf에 연결된 여자 권선 Rf이고, 다른 하나는 제어 신호 전압 Uc에 연결된 제어 권선 L입니다. 따라서 AC 서보 모터는 두 개의 서보 모터라고도 합니다. AC 서보 모터의 회전자는 일반적으로 농형으로 만들어집니다. 그러나 서보 모터는 일반 모터에 비해 넓은 속도 범위, 선형 기계적 특성, "회전" 현상이 없고 빠른 응답 성능을 갖기 위해 사용됩니다. , 로터는 저항이 크고 관성 모멘트가 작은 두 가지 특성을 가지고 있습니다.

현재 널리 사용되는 회전자 구조에는 두 가지 유형이 있는데, 하나는 고저항 전도성 재료로 만든 고저항 전도성 막대를 사용한 농형 회전자이며, 회전자의 회전 관성을 줄이기 위해 회전자를 만든다. 하나는 알루미늄 합금으로 만들어진 속이 빈 컵 모양의 로터입니다. 컵 벽은 0.2-0.3mm에 불과하여 자기 회로의 자기 저항을 줄이기 위해 속이 빈 컵 내부에 고정되어 있습니다. 속이 빈 컵형 로터 로터는 관성 모멘트가 작고 반응이 빠르고 원활하게 작동하므로 널리 사용됩니다. AC 서보 모터에 제어 전압이 없으면 고정자의 여자 권선에 의해 생성된 맥동 자기장만 있고 회전자는 정지 상태를 유지합니다. 제어 전압이 있으면 고정자에 회전 자기장이 발생하고, 회전자는 회전 자기장의 방향으로 회전합니다. 부하가 일정하면 제어 전압의 크기에 따라 모터의 속도가 변합니다. 제어전압의 위상이 반대가 되면 서보모터는 반전됩니다. AC 서보 모터의 작동 원리는 분할 위상 단상 비동기 모터의 작동 원리와 유사하지만 전자의 회전자 저항은 후자의 회전자 저항보다 훨씬 큽니다. 따라서 서보 모터는 단일 기계 비동기 모터에 비해 세 가지 중요한 특징: 1. 큰 시동 토크 큰 회전자 저항으로 인해 토크 특성 곡선은 그림 3의 곡선 1로 표시되며 이는 일반 비동기 모터의 토크 특성 곡선 2와 크게 다릅니다. 임계 슬립 S0>1을 만들 수 있어 토크 특성(기계적 특성)이 선형에 더 가까워질 뿐만 아니라 시동 토크도 더 커집니다. 따라서 고정자에 제어 전압이 있으면 회전자가 즉시 회전하므로 빠른 시동과 높은 감도의 특성을 갖습니다. 2. 넓은 작동 범위 3. 정상적으로 작동하는 서보 모터의 제어 전압이 손실되는 한 회전 현상이 발생하지 않으며 모터는 즉시 작동을 멈춥니다. 서보 모터가 제어 전압을 잃으면 단상 작동 상태가 됩니다. 회전자 저항이 크기 때문에 반대 방향으로 회전하는 두 회전 자기장에 의해 두 토크 특성(T1-S1, T2-S2 곡선)이 발생합니다. 고정자와 회전자의 방향) 및 합성 토크 특성(TS 곡선) AC 서보 모터의 출력 전력은 일반적으로 0.1-100W입니다. 전원 주파수가 50Hz일 때 전압은 36V, 110V, 220, 380V이고, 전원 주파수가 400Hz일 때 전압은 20V, 26V, 36V, 115V 등입니다. AC 서보 모터는 원활하게 작동하고 소음이 거의 없습니다. 그러나 제어 특성이 비선형이고 회전자 저항이 크기 때문에 손실이 크고 효율이 낮기 때문에 같은 용량의 DC 서보 모터에 비해 크고 무거워서 작은 동력에만 적합합니다. 0.5-100W의 제어 시스템.