6ES7288-3AR04-0AA0 DP電纜6ES7288-3AR04-0AA0 DP電纜

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同步電動(dòng)機屬于交流電動(dòng)機，其轉子轉速n，磁極對數p、電源頻率f之間滿(mǎn)足n=60f 步電動(dòng)機分為電勵磁同步電動(dòng)機和永磁同步電動(dòng)機，前者由單獨的勵磁電路提供勵磁，后者由永磁體提供勵磁，相比于前者，永磁同步電動(dòng)機省去了勵磁電路，結構更加簡(jiǎn)單。永磁同步電動(dòng)機按照轉子上有無(wú)起動(dòng)繞組分為無(wú)起動(dòng)繞組永磁同步電動(dòng)機和有起動(dòng)繞組永磁同步電動(dòng)機按照電樞繞組位置分為內轉子和外轉子永磁同步電動(dòng)機按照永磁體磁鏈在電樞繞組中感應出的反電動(dòng)勢的波形分為正弦波永磁同步電動(dòng)機、方波或梯形波永磁同步電動(dòng)機。正弦波永磁同步電動(dòng)機的電樞繞組一般采用分布短距繞組，為實(shí)現輸出穩定的電磁轉矩，需要采用三相對稱(chēng)正弦波電流供電反電動(dòng)勢為方波或梯形波的永磁同步電動(dòng)機，電樞定子繞組采用集中整距繞組，為保證輸出轉矩的平穩性，一般采用三相對稱(chēng)的方波電流供電。永磁同步電動(dòng)機如圖2.12所示。

圖2.12 永磁同步電動(dòng)機

??永磁同步電動(dòng)機的工作原理是三相定子繞組通入三相交流電后，產(chǎn)生同步旋轉磁場(chǎng)，在磁力作用下，使轉子跟隨旋轉磁場(chǎng)同步轉動(dòng)。永磁同步電動(dòng)機中永磁體的性能對整個(gè)電動(dòng)機性能的影響較大，隨著(zhù)永磁材料，特別是稀土永磁材料制造技術(shù)和加工工藝的不斷進(jìn)步，釤鈷、釹鐵硼等磁性能較高的稀土永磁材料的相繼問(wèn)世，使得永磁同步電動(dòng)機的性能達到新的高度。永磁同步電動(dòng)機轉子結構種類(lèi)繁多，按照磁場(chǎng)方向可分為徑向磁鋼和軸向磁鋼按照永磁材料安裝位置可分為表面式磁鋼和內埋式磁鋼。無(wú)論轉子結構如何設計，其目的是在有限的體積重量約束下，獲得高功率密度和高效率。永磁同步電動(dòng)機典型的剖面結構如圖2.13所示。

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由于永磁同步電動(dòng)機的轉子轉速和定子電壓、電流頻率保持嚴格同步，控制了定子側的頻率便能精準地控制電動(dòng)機轉速，從而實(shí)現較高的調速性能。永磁同步電動(dòng)機具有運行可靠、效率高、體積小、質(zhì)量輕、慣性小、溫升低、功率因數高、高轉矩慣量比、高速度質(zhì)量比、高功率質(zhì)量比、結構緊湊、電動(dòng)機形狀和尺寸多樣靈活等顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn)，永磁同步電動(dòng)機由于不需要勵磁繞組和勵磁電源，省去了需要經(jīng)常維護的電刷和集電環(huán)，非常適合應用于航空航天應用領(lǐng)域。永磁同步電動(dòng)機調速系統控制技術(shù)成熟，節能效果顯著(zhù)，性能優(yōu)越，雖然電動(dòng)機本體制造工藝復雜，成本比較高，但仍然廣泛應用于航空、航天、數控機床、加工中心、機器人等高性能伺服領(lǐng)域，且這種需求還在進(jìn)一步增長(cháng)。

圖2.13 永磁同步電動(dòng)機典型的剖面結構

??典型的交流伺服系統三環(huán)控制結構如圖2.14所示。交流伺服系統是由電動(dòng)機、電力電子變換器和控制系統組成，恰當的電動(dòng)機控制方法有助于充分發(fā)揮同步電動(dòng)機的優(yōu)勢，是電動(dòng)機性能的倍增器，有助于整個(gè)系統最優(yōu)性能的實(shí)現。永磁同步電動(dòng)機調速系統屬于多變量、強電磁耦合、高度非線(xiàn)性的系統，常用的控制方法有恒定壓頻比、直接轉矩控制(Direct Torque Control，DTC)和磁場(chǎng)矢量控制。其中，DTC是直接以轉矩為控制目標，通過(guò)采用轉矩和磁鏈雙閉環(huán)的結構獲得快速的轉矩響應。由于DTC方法不需要復雜的旋轉坐標變換，對電動(dòng)機參數依賴(lài)性低，魯棒性好而被廣泛采用。

圖2.14 典型的交流伺服系統三環(huán)控制結構

??永磁同步電動(dòng)機與直流電動(dòng)機比較，無(wú)機械換向器和電刷，結構簡(jiǎn)單，體積小，運行可靠易實(shí)現高速運行，調速范圍寬，環(huán)境適應能力強，易實(shí)現正反轉切換，定子繞組散熱容易，傳動(dòng)德度高，快速響應件能好，工作電壓只受功率開(kāi)關(guān)器件的耐壓限制，可以采用較高的電壓，易實(shí)現大容量伺服驅動(dòng)。

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