Свойства крутящего момента - скорости сервомотора постоянного тока являются его основными показателями производительности, которые напрямую определяют его применение в области промышленной автоматизации, точной обработки и других областях. Эта характеристическая кривая обычно представляет собой двухсегментную характеристику « зоны постоянного крутящего момента» и « зоны постоянной мощности», и ее оптимизация требует комплексного применения трех аспектов проектирования двигателя, стратегии управления и соответствия системы.
анализ характеристик момента - скорости
В области постоянного крутящего момента двигатель, поддерживая постоянный магнитный поток в воздушном зазоре (например, двигатель с постоянным магнитом) или регулируя ток возбуждения (например, двигатель с другим возбуждением), делает электромагнитный крутящий момент линейным соотношением с током якоря, когда скорость вращения линейно снижается с увеличением крутящего момента нагрузки, механические характеристики жестки и подходят для низкоскоростной сцены с высоким крутящим моментом. Когда скорость превышает номинальное значение, увеличение антиэлектрической силы приводит к ограничению тока якоря, момент вращения уменьшается с увеличением скорости вращения и входит в зону постоянной мощности, когда выходная мощность двигателя стабилизируется, но затухание момента в высокоскоростной области может повлиять на динамическую реакцию.
Стратегия оптимизации
Оптимизация проектирования двигателей
Использование постоянного магнита вместо обмотки возбуждения устраняет потери возбуждения, повышает отношение инерции вращающего момента, так что двигатель выводит более высокий крутящий момент при том же объеме. Например, неодимовый ферромагнитный двигатель с постоянным магнитом может обеспечить более широкий диапазон регулирования скорости в системе подачи станков с ЧПУ. Кроме того, оптимизируйте конструкцию желоба сердечника якоря, используя наклонный желоб или клин магнитной канавки, вы можете уменьшить пульсацию момента шестерни и повысить низкоскоростную плавность.
Обновление алгоритма управления
Введите алгоритм векторного управления или прямого управления крутящим моментом для достижения быстрого и точного регулирования крутящего момента путем развязки крутящего момента и компонента магнитного потока. Например, в роботизированных суставных приложениях управление прогнозированием с использованием модели может заранее компенсировать колебания крутящего момента, вызванные мутацией нагрузки, и сократить время динамической реакции. В сочетании с нечетким управлением или алгоритмом нейронной сети параметры управления могут быть адаптированы для реагирования на возмущения параметров или внешние помехи.
Соответствие системных параметров
Оптимизируя отношение нагрузки к инерции ротора двигателя путем согласования инерции, обычно рекомендуется, чтобы инерция нагрузки в 1 - 3 раза превышала инерцию ротора двигателя, чтобы избежать колебаний во время ускорения / замедления. Например, в буровых машинах с печатными платами, используя двигатель постоянного тока с малой инерцией и согласовывая редуктор, можно достичь высокой скорости позиционирования и низкоскоростной тонкой настройки совместимости. Кроме того, оптимизация жесткости цепи передачи, уменьшение зазора шестерни или упругой деформации винта может уменьшить эффект гистерезиса механической передачи на передачу крутящего момента.
Типичный случай применения
В приводе шпинделя станка с ЧПУ сервомотор с большой инерцией постоянного тока в сочетании с технологией слабой магнитной регулировки скорости может обеспечить высокий крутящий момент в низкоскоростной зоне для удовлетворения потребностей резания, в то же время в высокоскоростной области путем уменьшения тока возбуждения для достижения широкого диапазона регулирования скорости. Экспериментальные данные показывают, что оптимизированный диапазон регулировки скорости системы может достигать 1: 5000, колебания крутящего момента уменьшаются, точность позиционирования повышается до ± 0001 мм.