Серводвигатели используются в приложениях, где требуется точное регулирование положения, скорости или крутящего момента. Однако можно рассмотреть множество различных типов двигателейсерводвигатели — отличительной особенностью серводвигателя является то, что он включает в себя обратную связь или считывает ее в системе с замкнутым контуром. На самом деле, хотя во многих сервоприводах используются синхронные двигатели переменного тока, двигатели постоянного тока также могут использоваться в сервосистемах.
Синхронные двигатели переменного тока обычно являются бесщеточными (за исключением универсальные двигатели, которые механически соединяются с помощью щеток и могут работать как от источника переменного, так и от постоянного тока). Аналогичным образом, двигатели постоянного тока, используемые в сервосистемах, чаще всего являются бесщеточными (обычно их называют двигателями постоянного тока).
Обратите внимание, что двигатели постоянного тока с щеточным приводом могут работать в сервосистеме, но износ и техническое обслуживание, которых они требуют из—за механических щеток и коллектора, делают их менее подходящими для большинства применений сервоприводов. Эта статья объясняет, в каких случаях может быть выгодно использовать электродвигатель постоянного тока с щеткой в сервосистеме, и, в частности, какой тип электродвигателей постоянного тока с щеткой лучше всего подходит для сервоприводов.
Напомним, что бесщеточные двигатели постоянного тока используют постоянные магниты на роторе и катушки в статоре для создания вращения (и крутящего момента). Эта конфигурация аналогично синхронному двигателю переменного тока, но основное различие между двигателями постоянного тока и синхронными двигателями переменного тока заключается в способе намотки катушек статора. В синхронном двигателе переменного тока катушки наматываются синусоидально, и коммутация представляет собой непрерывную синусоидальную форму сигнала. Это обеспечивает очень плавную работу синхронных двигателей переменного тока. Двигатели постоянного тока, с другой стороны, имеют трапециевидные обмотки статора и коммутацию, которая выполняется в шесть этапов (через каждые 60 градусов), что может привести кпульсация крутящего момента.
Бесщеточные двигатели постоянного тока обычно имеют статор, изготовленный из стальных пластин с прорезями, и медные обмотки, вставленные в пазы. В конструкции с прорезями ротор может располагаться в центре двигателя, а статор окружать ротор (иногда это называют конструкцией с “промежуточным” или внутренним ротором). Это уменьшает инерцию двигателя и обеспечивает высокие динамические характеристики.
В качестве альтернативы, двигатели BLDC с прорезями могут быть сконструированы с прорезным статором в центре двигателя и магнитами ротора, окружающими статор (иногда их называют конструкцией “опережающего” или внешнего ротора). Это позволяет двигателю создавать высокий крутящий момент и иметь небольшую общую длину (так называемую “плоскую” конструкцию), но за счет снижения динамики из-за большей инерции ротора.
Двигатели BLDC с прорезями, независимо от того, сконструированы они с внутренним или внешним ротором, испытывают недостаток в крутящем моменте из-за того, что постоянные магниты в роторе пытаются выровняться с пазами статора. Основной эффект крутящего момента при включении заключается в том, что он приводит к резкому вращению двигателя, особенно на низких оборотах.
Более новой модификацией двигателя постоянного тока BLDC является конструкция без прорезей. В этой конструкции отсутствуют стальные пластины с прорезями и вместо них используется статор, состоящий из стальных колец, уложенных друг на друга, а обмотки заключены в эпоксидную смолу. Обмотка размещена в воздушном зазоре между пластинами статора и ротора (который расположен в центре двигателя). Конструкция без прорезей устраняет момент затяжки, уменьшает слышимый шум и уменьшает индуктивность, поэтому ускорение и динамические характеристики улучшаются по сравнению с конструкциями с прорезями.
Двигатели постоянного тока часто используются в сервоприводах, требующих высокой эффективности, высокой надежности и хорошей плотности крутящего момента (создание крутящего момента для заданного размера), но без такой величины крутящего момента, которая может быть обеспечена более крупными синхронными двигателями переменного тока. Серводвигатели BLDC широко используются в робототехнике, медицинских приборах и упаковочном оборудовании. Бесщеточные двигатели постоянного тока также идеально подходят для оборудования, работающего на батарейках, и для применений, требующих прямой интеграции двигателя в механическую конструкцию, благодаря многочисленным конструктивным решениям и множеству способов их настройки.
Вам также может понравиться:
Свежие комментарии