ナレッジベースブログ

ナレッジベースブログ

ここにあなたが知る必要があるサーボモーターについてのすべてがあります

ここにあなたが知る必要があるサーボモーターについてのすべてがあります

04 Sep 2020


サーボモーターは、自動制御装置のアクチュエーターとして使用されるマイクロモーターです。それらの機能は、電気信号をシャフトの角変位または角速度に変換することです。エグゼクティブモーターとも呼ばれるサーボモーターは、自動制御システムのアクチュエーターとして使用されます。受信した電気信号をモーターシャフトの角変位または角速度出力に変換します。 「サーボモーター」は、制御信号に完全に従うモーターとして理解できます。制御信号が送信される前は、ローターは静止しています。制御信号が送信されると、ローターはすぐに回転します。制御信号が消えると、ローターはすぐに停止します。

サーボモーターの分類

サーボモーターは、ACサーボとDCサーボの2つのカテゴリに分類されます。 ACサーボモーターの基本構造は、AC誘導モーター(非同期モーター)の基本構造と似ています。 2つの界磁巻線wfと制御巻線wcowfがあり、固定子には電気角90°の位相空間変位があります。一定のAC電圧に接続されている場合、WCに適用されるAC電圧または位相変化は、モーターの動作を制御するために使用されます。 ACサーボモーターには、安定した動作、優れた制御性、高速応答、高感度、および機械的特性と調整特性の厳密な非線形性の指標があります(要件はそれぞれ10%から15%未満、15%から25%未満) )。


DCサーボモーターの長所と短所

利点:速度制御は非常に正確で、トルクと速度の特性は非常に難しく、制御原理はシンプルで使いやすく、安価です。欠点:ブラシの整流、制限速度、追加の抵抗、摩耗粒子(ほこりのない爆発的な環境には適していません)。


DCサーボモーターの基本的な構造は、一般的なDCモーターの構造と似ています。モーター速度n = e / k1j =(ua-iara)/ k1j、ここでeは電機子の逆起電力、kは定数、jは極あたりの磁束、uaとiaは電機子電圧と電機子電流、 raは電機子抵抗であり、uaを変えるかφを変えると、DCサーボモーターの速度を制御できますが、一般に電機子電圧を制御する方法が採用されています。永久磁石DCサーボモーターでは、界磁巻線が永久磁石に置き換えられ、磁束φは一定です。 。 DCサーボモーターは、優れたリニアレギュレーション特性と高速時間応答を備えています。


ACサーボモーターの長所と短所

利点:速度制御の特性が良好で、速度ゾーン全体でスムーズな制御を実現でき、ほとんど振動がない、90%以上の高効率、低発熱、高速制御、高精度位置制御(エンコーダの精度)、エリア内の定格動作、一定トルク、低慣性、低ノイズ、ブラシの摩耗なし、メンテナンスフリー(ほこりのない爆発性の環境に適しています)、欠点:コントロールがより複雑であり、PIDパラメーターを決定するためにドライバーパラメーターをオンサイトで調整する必要があり、さらに多くの接続が必要です。


DCサーボモーターは、ブラシモーターとブラシレスモーターに分かれています。ブラシ付きモーターは低コスト、シンプルな構造、大きな始動トルク、広い速度範囲、簡単な制御を備えています。メンテナンスが必要ですが、メンテナンスが簡単(カーボンブラシの交換)、電磁干渉の発生、使用環境の要件があり、一般的にコストに敏感な一般産業および民事の場面で使用されます。


ブラシレスモーターはサイズが小さく、軽量で、出力が大きく、応答が速く、高速で、小さい慣性、安定したトルクと滑らかな回転、複雑な制御、インテリジェントで柔軟な電子整流で、方形波または正弦波で整流できますモーターはメンテナンスフリー、高効率、省エネルギー、電磁放射が少なく、温度上昇が少なく、寿命が長いため、さまざまな環境に適しています。


ACサーボモーターは、いわゆるブラシレスモーターです。それらは同期および非同期モーターに分けられます。現在、私たちは一般にモーションコントロールに同期モーターを使用しています。その理由は、それらの大きな出力範囲、大きな出力、大きな慣性、低い最高速度、および低速のためです。低速で安定した運転状況に適した、出力の増加に伴って等速で減少します。


サーボモーター内のローターは永久磁石です。ドライバーはu / v / w三相電気を制御して電磁界を形成します。回転子はこの磁場の作用下で回転します。同時に、モーターの内蔵エンコーダーがフィードバック信号をドライバーに送信します。最後に、フィードバック値はローターの回転角度を調整するためにターゲット値と比較されます。サーボモーターの精度は、エンコーダーの精度(ライン数)によって決まります。


Q:ACサーボモーターとブラシレスDCサーボモーターのパフォーマンスの違いは何ですか?ACサーボは正弦波で制御され、トルクリップルが小さいため、ACサーボモーターのパフォーマンスが向上します。一方、ブラシレスDCサーボは台形波によって制御されます。しかし、ブラシレスDCサーボ制御は比較的シンプルで安価です。

A:永久磁石ACサーボドライブテクノロジーの急速な発展により、DCサーボシステムは、1980年代以来、集積回路、パワーエレクトロニクステクノロジー、AC、および可変速ドライブ技術の開発、永久磁石ACサーボドライブ技術は傑出した発展を遂げました。各国の有名な電気メーカーが、新しいACサーボモーターとサーボドライブシリーズの製品を次々と発表しています。 ACサーボシステムは現代の高性能サーボシステムの主な開発方向となっており、DCサーボシステムは廃止される危機に直面しています。


DCサーボモーターと比較して、永久磁石ACサーボモーターには主に次の5つの利点があります。


ブラシや整流子がなく、より信頼性の高い操作とメンテナンスフリー。

  • 固定子巻線の加熱が大幅に減少します。
  • 慣性が小さく、システムの応答が速い。
  • 高速、高トルクでの良好な作業状態。
  • 同じパワーで小型・軽量。
  • サーボモーターの原理

ACサーボモーターの固定子の構造は、基本的にはコンデンサー分相単相非同期モーターと似ています。固定子には90°の位置差を持つ2つの巻線が装備されています。1つは励磁巻線rfで、常にAC電圧ufに接続されています。もう1つは制御巻線lで、制御信号電圧ucに接続されています。したがって、ACサ​​ーボモーターは2つのサーボモーターとも呼ばれます。

ACサーボモーターの回転子は通常、かごで作られていますが、サーボモーターの速度範囲を広げ、線形の機械的特性を持たせるために、「回転」現象がなく、高速応答性能がありません。通常のモーターと比較して、ローター抵抗が大きいことと慣性モーメントが小さいことの2つの特性が必要です。現在、広く使用されている回転子構造には2つのタイプがあります。1つは、高抵抗導電性材料と高抵抗導電性材料で作られたかご形回転子です。ローターの慣性モーメントを低減するために、ローターを細くします。一つは、アルミ合金製のカップ状の中空ローターです。カップの壁はわずか0.2-0.3mmです。中空カップ形状のローターは、慣性モーメントが小さく、応答が速く、動作が安定しているため、広く使用されています。


制御電圧がない場合、ACサーボモーターの固定子には励磁巻線によって生成される脈動磁場のみがあり、回転子は静止しています。制御電圧があると、固定子に回転磁界が発生し、回転子は回転磁界の方向に回転します。負荷が一定の場合、モーター速度は制御電圧によって変化します。制御電圧の位相が逆の場合、サーボモーターが逆転します。


ACサーボモーターの動作原理は、コンデンサー駆動の単相非同期モーターの動作原理と似ていますが、前者の回転子抵抗は後者の回転子抵抗よりもはるかに大きくなります。したがって、コンデンサ駆動の非同期モーターと比較して、サーボモーターには3つの注目すべき特徴があります。


始動トルクが大きい:回転子の抵抗が大きいため、トルク特性(機械的特性)は線形に近く、始動トルクが大きくなります。したがって、固定子に制御電圧がある場合、回転子はすぐに回転します。これは、高速始動と高感度の特性を備えています。


  • 広い動作範囲:安定した動作と低ノイズ。 [/ p] [p = 30、2、左]
  • 自転現象なし:サーボモーターが制御電圧を失う限り、モーターはすぐに運転を停止します。
  • 精密伝達マイクロモーター



「精密トランスミッションマイクロモーター」は、システム内で頻繁に変化する命令を迅速かつ正確に実行し、サーボメカニズムを駆動して、命令が必要とする作業を完了することができ、それらのほとんどは次の要件を満たすことができます。

頻繁に始動、停止、ブレーキ、逆転、低速走行が可能で、機械的強度が高く、耐熱性が高く、断熱性に優れています。

  • 良好な応答速度、大きなトルク、小さな慣性モーメント、小さな時定数。
  • ドライバーとコントローラー(サーボモーター、ステッピングモーターなど)を使用すると、優れた制御性能が得られます。
  • 高い信頼性と高精度。
  • 精密伝達マイクロモーターの種類と構造、および性能比較は次のとおりです。


ACサーボモーター

(1)ケージ2相ACサーボモーター(細いケージローター、おおよその線形機械特性、小容量および励磁電流、低電力サーボ、低速動作は十分に滑らかではありません)。(2)非磁性のカップ型ローター2相ACサーボモーター(中空カップローター、機械的特性はほぼ線形、大容量および励磁電流、低電力サーボ、スムーズな低速動作)。

(3)強磁性カップローターを備えた2相ACサーボモーター(強磁性材料を備えたカップローター、おおよその線形機械特性、大きなローター慣性、小さなコギング効果、安定した動作)。

(4)同期永久磁石ACサーボモーター(永久磁石同期モーター、タコメーター、および位置検出エレメントの同軸一体型ユニットで構成され、固定子は3相または2相です。磁性材料の回転子にはドライバーが必要です。ワイドスピード範囲、機械的特性は、継続的にロックできる定トルクゾーンと定電力ゾーンで構成され、高速応答性能は良好で、出力電力は大きく、トルク変動は小さく、方形波駆動と正弦波駆動の2つの方法があります。 、良好な制御性能を備え、電気機械統合化学製品です)。

(5)非同期3相ACサーボモーター(ローターはケージ非同期モーターに類似しています。ドライバーには、ベクトル制御を使用するドライバーが装備されている必要があり、定電力速度制御の範囲を拡大し、ほとんどが機械で使用されます)ツールスピンドル速度制御システム)。

ACサーボモーター

(1)ケージ2相ACサーボモーター(細いケージローター、おおよその線形機械特性、小容量および励磁電流、低電力サーボ、低速動作は十分に滑らかではありません)。


(2)非磁性のカップ型ローター2相ACサーボモーター(中空カップローター、機械的特性はほぼ線形、大容量および励磁電流、低電力サーボ、スムーズな低速動作)。

(3)強磁性カップローターを備えた2相ACサーボモーター(強磁性材料を備えたカップローター、おおよその線形機械特性、大きなローター慣性、小さなコギング効果、安定した動作)。

(4)同期永久磁石ACサーボモーター(永久磁石同期モーター、タコメーター、および位置検出要素の同軸一体型ユニットで構成され、固定子は3相または2相、磁性体回転子にはドライバーを装備する必要があります;高速範囲、機械的特性は、継続的にロックできる定トルクゾーンと定電力ゾーンで構成され、高速応答性能は良好で、出力電力は大きく、トルク変動は小さく、方形波駆動と正弦波駆動の2つの方法があります。 、良好な制御性能で、それは電気機械統合化学製品です)。

(6)非同期3相ACサーボモーター(ローターはケージ非同期モーターに似ています。ドライバーには、ベクトル制御を使用するドライバーが装備されている必要があり、定電力速度制御の範囲が拡大されており、主に機械で使用されます。ツールスピンドル速度制御システム)。

トルクモーター

(1)dcトルクモーター(フラット構造、極の数、スロットの数、整流子の数、および直列導体の数が大きい、出力トルクが大きい、低速またはロックされたローターで連続的に動作できる) 、機械的特性と調整特性が良好で、電気機械的時定数が小さい)。


(2)ブラシレスdcトルクモーター(構造はブラシレスdcサーボモーターに似ていますが、フラットで、極、スロット、および直列導体が多数あります;大きな出力トルク、優れた機械的特性と調整特性、長寿命、スパークなし、および低ノイズ)。

(3)ケージACトルクモーター(ケージローター、フラット構造、多数の極とスロット、大きな起動トルク、小さな電気機械的時定数、長期間のロックされたローター動作、ソフトな機械的特性)。

(4)固体回転子を備えたACトルクモーター(強磁性体、平面構造、多数の極とスロット、長期間ロックされた回転子、滑らかな動作、柔らかい機械的特性を備えた固体回転子)。

ステッピングモーター

(1)リアクティブステッピングモーター(ステーターとローターはすべてシリコン鋼板で積層され、ローターコアには巻線がなく、ステーターには制御巻線があります。ステップ角は小さく、開始周波数と動作周波数はより高く、ステップ角度の精度は低いです。セルフロックトルク)。


(2)永久磁石ステッピングモーター(永久磁石回転子、ラジアル磁化極性、大きなステップ角、低い起動周波数と動作周波数、保持トルク、無効電力タイプよりも消費電力が低いが、正と負のパルスが必要な電流)。

(3)ハイブリッドステッピングモーター(永久磁石回転子、軸方向の磁化極性、高いステップ角度精度、保持トルク、小さな入力電流、および無効磁石と永久磁石の両方)。

さらに、スイッチトリラクタンスモーターとリニアモーターがあります。スイッチドリラクタンスモーター:ステーターとローターはすべてシリコン鋼板で積層されており、そのすべてが突極であり、構造が同数の極を備えた大ステップのリアクティブステッピングモーターに類似しており、ローター位置センサーとトルクを備えています方向は現在の方向とは無関係であり、速度範囲は小さく、騒音は大きく、機械的特性は3つの部分で構成されています。定トルク領域、定出力領域、および直列励磁特性領域です。

リニアモーター:シンプルな構造、ガイドレールは二次導体として使用でき、直線往復運動に適しています。高速サーボ性能が良く、力率と効率が高く、定速運転性能に優れています。


の適用事例サーボモーター


カメラの設置・固定の支援機器として、ホット販売のパン・チルトには、固定パン・チルトと電動パン・チルトの2種類があります。電気パン/チルトの制御原理は、サーボモーターの動作原理を採用しています。


たとえば、モーター3軸モーターパン/チルト

サーボモーターの一つです。 3つのサーボモーターは、カメラの3つの軸の角度を制御します。ジンバルマスターは、ジャイロスコープセンサーを介してジンバルの姿勢を感知し、サーボモーターを正確に制御して、揺れ防止の効果を達成できます。


ユニバーサル回転3軸Bluetoothハンドヘルドジンバルスタビライザー単軸ジンバルピッチ軸とパン軸のサーボモーターが省略されているため(2つの軸は手動で方向を制御する方が簡単です)、ロール軸のジッターを制御するサーボモーターは1つだけなので、機体が削減されます。重量と体積により、利便性と使いやすさが向上しています。これは、最近の電動パン・チルトの開発においても人気のあるソリューションです。

3-in-1プロ用ジンバルスタビライザーセルフィースティック三脚


On|72||73|


|74|


 
伝言を残す 伝言を残す
当社の製品に興味があり、詳細を知りたい場合は、ここにメッセージを残してください、できるだけ早く返信します。