第4章--伺服驱动系统.pptVIP

（5）OVL1与OVL2为常闭触点信号，当伺服单元中热继电器动作或变压器内热控开关动作时、该触点立即断开，通知CNC装置产生过热报警。 由于直流伺服电动机存在体积大，电刷易磨损，需要定期维修等缺点，从而限制了直流伺服系统在数控机床上的应用和发展 4.4 交流伺服系统 交流伺服系统是近年来发展比较迅速，在数控机床上应用非常广泛的闭环位置控制系统。它以永磁同步交流伺服电动机为执行元件，既克服了直流伺服电机体积大，电刷易磨损，需要定期维修等缺点，又具有调速范围宽，低速性能好，过载能力强等优点，是数控进给驱动系统发展的主流 4.4.1 交流伺服电动机 交流伺服电动机分为异步型交流伺服电动机和同步型交流伺服电动机两大类。 绝大多数用于数控机床进给控制驱动的是永磁同步交流伺服电动机。 永磁同步交流伺服电动机的实质是直流伺服电动机定子、 转子的倒置应用， 其结构如图4.27所示，在定子上装有三相对称绕组，转子为永久磁极，并在定子圆周上均匀布置3个霍尔传感器，用来检测转子磁极的位置。也可以通过安装在轴端的光电编码器，来检测转子的磁极位置。 外形 (b) 内部结构图 4.27 三相永磁同步交流伺服电机外形结构 与直流伺服电动机相比，永磁同步交流伺服电动机没有机械换向器和电刷，通过转子位置传感器检测到的转子位置信号，控制定子绕组中电流的换向，避免了换向火花产生和机械磨损等，同时又可获得和直流伺服电动机相同的调速性能。因此，永磁同步交流伺服电机也叫无刷直流伺服电机，或电子换向直流伺服电机。永磁同步交流伺服电机的机械特性曲线与直流电机非常相似，如图4.28所示。 图4.28 永磁同步交流伺服电动机的机械特性 4.4.2 交流伺服驱动系统 数控系统的交流伺服驱动系统以三相永磁同步交流伺服电机为执行元件。从换向电路的控制方法上，同步电机的驱动电路可以分为他控换向和自控换向两大类。和异步电动机变频调速一样，用独立的变频装置给同步电动机提供变压变频电源，称他控换向变频调速系统；用电动机转子位置传感器信号来控制换向变频的，是自控换向交流伺服系统。数控机床用的交流伺服系统一般是自控换向交流伺服系统。 自控换向交流伺服驱动系统的主要组成结构如图4.29所示， 它通过电动机轴端上的转子位置检测器BQ(如霍尔开关)发出的信号来控制逆变器的换流， 从而被动地改变同步电动机的供电频率； 并根据外部速度给定信号， 以PWM方式控制逆变脉冲宽度， 改变输出到电动机定子绕组上的电压， 从而调节同步电动机的转速。 图4.30所示为西门子SIMODRIVE 611A交流进给驱动装置原理图。 图4.29 自控换向交流伺服驱动组成结构 图4.30 SIMODRIVE 611A交流进给伺服驱动装置原理图 4.5 典型数控伺服驱动系统简介 4.5.1 FANUC公司的伺服驱动系统 FANUC α/αi系列伺服电机和主轴电机 （1）FANUC α，αC，αi，αCi系列交流（AC）伺服电机。 该系列适用于驱动机床的进给轴，具有位置偏差小、分辨率高（采用65536P/r的绝对值式编码器）、伺服控制响应快（高速响应矢量控制HRV）等特点。性能参数如表4.2所示。 表4.2 FANUC AC伺服电动机 （2）FANUC α，αP，αC，αPi和αCi系列交流（AC）主轴电机。 该系列适用于驱动机床的主轴传动，具有高转速、大功率、响应快、速度稳定、高速主轴定向等特点，可用于高速度高精度高刚性攻丝等加工。该系列主轴电机主要性能参数如表4.3所示。 表4.3 FANUC AC主轴电动机 FANUC α系列伺服驱动器 FANUC α系列伺服驱动器采用必威体育精装版的智能型功率模块（IPM），具有体积小，重量轻，可靠性高，具有能量再生控制功能，节省能源，符合国际标准等特点。 FANUCβ系列伺服电动机β系列伺服驱动器 由β系列AC伺服电动机与β系列伺服驱动器组成的伺服驱动系统，具有高的性能价格比，适用于机床的进给轴和辅助轴驱动。可配置高可靠性、高分辨率的绝对值式编码器（32768 P/r），可用I/O Link非常方便地扩展位置控制轴数。具有体积小，重量轻，可靠性高等特点。 FANUC α系列、β系列电机和驱动器的选配情