時間:2024-08-15 10:03:46來源:中國傳動網(wǎng)
這里所說的普通電機、步進電機、伺服電機、舵機是指直流微電機,平時我們接觸的也多是直流電機。電動機,別名“馬達”,就是指根據(jù)電磁感應定律保持電磁能的變換或傳送的這種電磁感應設備。電機也稱(別名電機),在電源電路連用英文字母“M”(舊規(guī)范用“D”)表達。其主要功能是產(chǎn)生驅(qū)動扭矩,用作電器或各種機器的動力源。發(fā)電機由電路中的字母“G”表示。
普通電機
普通電機是我們平時見得比較多的電機,電動玩具,刮胡刀等里面都有,一般為直流有刷電機。這種電機有轉(zhuǎn)速過快、扭力過小的特點,一般只有兩個引腳,用電池的正負極接上兩個引腳就會轉(zhuǎn)起來,然后電池得正負極再相反的接在兩引腳上電機將會反向轉(zhuǎn)動。
減速電機
減速電機就是普通電機加上了減速箱,這樣便降低了轉(zhuǎn)速,增加了扭力,使得普通電機有更廣泛的使用空間。
步進電機
步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓位移的開環(huán)控制元步進電機件。在非超載的情況下,電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù),而不受負載變化的影響,當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號,它就驅(qū)動步進電機按設定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度,稱為“步距角”,它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的?梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量,從而達到準確定位的目的;同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度,從而達到調(diào)速的目的。
舵機
舵機主要是由外殼、電路板、無核心馬達、齒輪與位置檢測器所構(gòu)成。其工作原理是由接收機發(fā)出訊號給舵機,經(jīng)由電路板上的IC判斷轉(zhuǎn)動方向,再驅(qū)動無核心馬達開始轉(zhuǎn)動,透過減速齒輪將動力傳至擺臂,同時由位置檢測器送回訊號,判斷是否已經(jīng)到達定位。位置檢測器其實就是可變電阻,當舵機轉(zhuǎn)動時電阻值也會隨之改變,藉由檢測電阻值便可知轉(zhuǎn)動的角度。
舵機廠商提供的規(guī)格資料,通常都會包含外形尺寸(mm)、扭力(kg/cm)、速度(秒/60°)、測試電壓(V)及重量(g)等基本資料。扭力的單位是kg/cm,意思是在擺臂長度1公分處,能吊起幾公斤重的物體。這就是力臂的觀念,因此擺臂長度愈長,則扭力愈小。速度的單位是sec/60°,意思是舵機轉(zhuǎn)動60°所需要的時間。
伺服電機
伺服電機又稱執(zhí)行電動機,在自動控制系統(tǒng)中,用作執(zhí)行元件,把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機兩大類,其主要特點是,當信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象,轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。
伺服電機主要靠脈沖來定位,基本上可以這樣理解,伺服電機接收到1個脈沖,就會旋轉(zhuǎn)1個脈沖對應的角度,從而實現(xiàn)位移,因為,伺服電機本身具備發(fā)出脈沖的功能,所以伺服電機每旋轉(zhuǎn)一個角度,都會發(fā)出對應數(shù)量的脈沖,這樣,和伺服電機接受的脈沖形成了呼應,或者叫閉環(huán),如此一來,系統(tǒng)就會知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機,同時又收了多少脈沖回來,這樣,就能夠很精確的控制電機的轉(zhuǎn)動,從而實現(xiàn)精確的定位,可以達到0.001mm。
伺服電機分為交流伺服和直流伺服兩大類。
交流伺服電機分為異步型交流伺服電動機、同步型交流伺服電動機兩類。
直流伺服電機分為有刷和無刷電機。有刷電機成本低,結(jié)構(gòu)簡單,啟動轉(zhuǎn)矩大,調(diào)速范圍寬,控制容易,需要維護,但維護不方便(換碳刷),產(chǎn)生電磁干擾,對環(huán)境有要求。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場合。
減速電機原理
減速齒輪電機又稱齒輪減速電機或減速電機,是電機驅(qū)動閉式傳動齒輪減速裝置,對電機及齒輪箱進行集成組裝的減速傳動機構(gòu),用來降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩,以滿足機械設備工作的需要。
減速齒輪電機的用途:①降低轉(zhuǎn)速。
把電機的轉(zhuǎn)速通過減速齒輪箱實現(xiàn)所需要的轉(zhuǎn)速,即常說的輸出轉(zhuǎn)速。②增大轉(zhuǎn)矩。
同等功率條件下,輸出轉(zhuǎn)速越慢的齒輪減速電機,扭力越大,反之越小。③改變傳動方向。
例如我們用兩個扇形齒輪可以將力垂直傳遞到另一個轉(zhuǎn)動軸。④離合功能。
我們可以通過加裝剎車離合器,實現(xiàn)斷電即時剎車的目的。
步進電機基本原理
工作原理:
通常電機的轉(zhuǎn)子為永磁體,當電流流過定子繞組時,定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場。該磁場會帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度,使得轉(zhuǎn)子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。當定子的矢量磁場旋轉(zhuǎn)一個角度。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場轉(zhuǎn)一個角度。每輸入一個電脈沖,電動機轉(zhuǎn)動一個角度前進一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序,電機就會反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動機各相繞組的通電順序來控制步進電機的轉(zhuǎn)動。
發(fā)熱原理:
通常見到的各類電機,內(nèi)部都是有鐵芯和繞組線圈的。繞組有電阻,通電會產(chǎn)生損耗,損耗大小與電阻和電流的平方成正比,這就是我們常說的銅損,如果電流不是標準的直流或正弦波,還會產(chǎn)生諧波損耗;鐵心有磁滯渦流效應,在交變磁場中也會產(chǎn)生損耗,其大小與材料,電流,頻率,電壓有關,這叫鐵損。銅損和鐵損都會以發(fā)熱的形式表現(xiàn)出來,從而影響電機的效率。步進電機一般追求定位精度和力矩輸出,效率比較低,電流一般比較大,且諧波成分高,電流交變的頻率也隨轉(zhuǎn)速而變化,因而步進電機普遍存在發(fā)熱情況,且情況比一般交流電機嚴重。
舵機原理
由pwm波進入內(nèi)部電路產(chǎn)生一個偏置電壓,觸發(fā)電機通過減速齒輪帶動電位器移動,使電壓差為零時,電機停轉(zhuǎn),從而達到伺服的效果。
舵機PWM的協(xié)議都是相同的,但最新出現(xiàn)的舵機可能不一樣
協(xié)議一般為:高電平寬度在0.5ms~2.5ms控制舵機轉(zhuǎn)過不同的角度。
伺服電機工作原理
伺服電機的工作原理比較簡單,但是其工作比較高效。伺服電路內(nèi)置在電機單元內(nèi)部,它使用一根通常配有齒輪的柔性軸。電信號控制電機,也決定軸的移動量。伺服電機內(nèi)部設置簡單:小型直流電機,控制電路和電位器。直流電機通過齒輪連接在控制輪上,當電機轉(zhuǎn)動時,電位器的電阻發(fā)生變化,控制電路能夠精確調(diào)節(jié)運動和方向。
當軸處于正確的(理想的)位置時,電機停止供電。如果軸沒有停在目標的位置,電動機一直運轉(zhuǎn),直到進入正確的方向。目標的位置通過使用電脈沖的信號線傳送。所以,電機的速度與實際和理想的位置成正比。當電機接近所需位置時,電機開始緩慢轉(zhuǎn)動,但電機轉(zhuǎn)到最遠時,轉(zhuǎn)速很快。換句話說,伺服電機只需要盡可能快地完成任務,這使得它們成為高效率的設備。
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