三明三菱伺服驅動器方案

直流主軸驅動系統常見故障

盡管直流主軸驅動系統在目前已應用不多，逐步為交流主軸驅動系統取代，但現有系統的維修還有不少，在此也總結它的故障特點。

1. 主軸速度不正常或不穩定，造成這類故障的原因有很多。

主軸速度不正常或不穩定的故障綜述：

可能原因 檢查步驟 排除措施

電動機負載過重   重新考慮負載條件，減輕負載

速度指令電壓不良或錯誤 測量從數控裝置主軸接口輸出過來的信號 確保主軸控制信號正常

D/A變換器故障

反饋線斷線或不良 測量反饋信號 確保接線正確

反饋裝置損壞 更換反饋裝置

電動機故障，如：勵磁喪失等 采用交換法，可以判斷是否出了故障 更換電動機

驅動器故障 更換驅動器

誤差放大器故障

印刷線路板太臟 打開驅動器，定期給電路板作出清潔 保持電路板的清潔或更換放大器

直流主軸驅動系統介紹

直流主軸電動機驅動器有可控硅調速和脈寬調制PWM調速兩種形式。由于脈寬調制PWM調速具有很好的調速性能，因而在對靜動態性能要求較高的數控機床進給驅動裝置上曾***使用。而三相全控可控硅調速裝置則適于大功率應用場合。

從原理上說，直流主軸驅動系統與通常的直流調速系統無本質的區別，決定了直流主軸驅動系統具有以下特點：

① 調速范圍寬。采用直流主軸驅動系統的數控機床通常只設置高、低兩級速度的機械變速機構，就能得到全部的主軸變換速度，實現無級變速，因此，它具有較寬的調速范圍。

② 直流主軸通常采用全封閉的結構形式，可以在有塵埃和切削液飛濺的工業環境中使用。

③ 主軸電動機通常采用特殊的熱管冷卻系統，能將轉子產生的熱量迅速向外界發散。此外，為了使發熱zui小，定子往往采用獨特附加磁極，以減小損耗，提率。

④ 直流主軸驅動器主回路一般采用晶閘管三相全波整流，以實現四象限的運行。

⑤ 主軸控制性能好。為了便于與數控系統的配合，主軸伺服器一般都帶有D/A轉換器、“使能”信號輸入、“準備好”輸出、輸出、轉速/轉矩顯示輸出等信號接口。

⑥ 純電氣主軸定向準停控制功能。無需機械定位裝置，進一步縮短了定位時間。

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選擇合適的伺服電機系統需要知道的技術數據有：

1）力矩范圍 中小力矩（一般在20Nm以下） 小中大，全范圍

2）速度范圍 低（一般在2000RPM以下，大力矩電機小于1000RPM） 高（可達5000RPM）,直流伺服電機更可達1~2萬轉/分

3）控制方式 主要是位置控制 多樣化智能化的控制方式，位置/轉速/轉矩方式

4）平滑性 低速時有振動（但用細分型驅動器則可明顯改善） 好，運行平滑

5）精度 一般較低，細分型驅動時較高 高（具體要看反饋裝置的分辨率）

6）矩頻特性 高速時，力矩下降快 力矩特性好，特性較硬

7）過載特性 過載時會失步 可3~10倍過載（短時）

8）反饋方式 大多數為開環控制，也可接編碼器，防止失步 閉環方式，編碼器反饋

9）編碼器類型 - 光電型旋轉編碼器（增量型/***值型），旋轉變壓器型

10）響應速度 一般 快

11）耐振動 好 一般（旋轉變壓器型可耐振動）

12）溫升 運行溫度高 一般

13）維護性 基本可以免維護 較好

14）價格 低 高

功率放大器（驅動放大電路）

步進電動機是幾相的，在驅動裝置中就有幾路驅動放大電路，三相步進電動機，在驅動裝置中就有三路驅動電路，每一路連接步進電動機的一相繞組。功率放大器的作用是將環形分配器發出的TTL電平信號放大至幾安到十幾安的電流送至步進電動機的各繞組。下面主要以高低壓切換驅動為例介紹典型的驅動功率放大電路。

當輸入信號為低電平時，V1、V2、Vg、Vd均截止，電動機繞組中無電流流過，步進電動機不轉動，當輸入信號為高電平時，V1、V2、Vd飽和導通，在V2由截止過渡到飽和導通期間，與T一次側串聯的V2集電極回路電流急劇增加，在T的二次側產生一個感應電壓，加到高壓功率管Vg的基極上，使Vg導通，80V的高壓經過Vg加到電動機繞組上，使電流按La/(Rd+r)的時間常數向電流穩定值Vg/(Rd+r)上升。經過過渡過程后，V2進入穩定狀態（飽和導通）后，T一次側電流達到穩定值，無磁通量變化，T的二次側感應電壓為零，Vg截止。這時12V低壓電源經二極管VDd加到繞組La上，維持La中的額定電流。 上海持承自動化設備有限公司主營驅動器，如有進一步需要，保持電話溝通！

步進電機按結構分類：步進電動機也叫脈沖電機，包括反應式步進電動機、永磁式步進電動機、混合式步進電動機等。（1）反應式步進電動機：也叫感應式、磁滯式或磁阻式步進電動機。其定子和轉子均由軟磁材料制成，定子上均勻分布的大磁極上裝有多相勵磁繞組，定、轉子周邊均勻分布小齒和槽，通電后利用磁導的變化產生轉矩。一般為三、四、五、六相；可實現大轉矩輸出；步距角小；斷電時無定位轉矩；電機內阻尼較小，單步運行震蕩時間較長；啟動和運行頻率較高。（2）永磁式步進電動機：通常電機轉子由永磁材料制成，軟磁材料制成的定子上有多相勵磁繞組，定、轉子周邊沒有小齒和槽，通電后利用永磁體與定子電流磁場相互作用產生轉矩。一般為兩相或四相；輸出轉矩小；步距角大；斷電時具有一定的保持轉矩；啟動和運行頻率較低。（3）混合式步進電動機：也叫永磁反應式、永磁感應式步進電動機，混合了永磁式和反應式的優點。其定子和四相反應式步進電動機沒有區別，轉子結構較為復雜。一般為兩相或四相；須供給正負脈沖信號；輸出轉矩較永磁式大；步距角較永磁式小；斷電時無定位轉矩；啟動和運行頻率較高；發展較快的一種步進電動機。上海持承自動化設備有限公司主營驅動器，如有進一步需要，歡迎致電！襄陽三菱伺服驅動器質量可靠

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目前主流的伺服驅動器均采用數字信號處理器（DSP）作為控制中心，伺服驅動器可以實現比較復雜的控制算法，實現數字化、網絡化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模塊（IPM）為關鍵設計的驅動電路,IPM內部集成了驅動電路,同時具有過電壓、過電流、過熱、欠壓等故障檢測保護電路,在主回路中還加入軟啟動電路,以減小啟動過程對驅動器的沖擊。功率驅動單元首先通過三相全橋整流電路對輸入的三相電或者市電進行整流，得到相應的直流電。經過整流好的三相電或市電，再通過三相正弦PWM電壓型逆變器變頻來驅動三相永磁式同步交流伺服電機。功率驅動單元的整個過程可以簡單的說就是AC-DC-AC的過程。整流單元（AC-DC）主要的拓撲電路是三相全橋不控整流電路。三明三菱伺服驅動器方案