從伺服系統的三大部件:伺服電機、編碼器、驅動(dòng)器的各自發(fā)展來(lái)看,交流伺服電機還會(huì )是主流。電機本身將向高性能、高功率密度的方向發(fā)展。在相同功率輸出的條件下,電機本身的體積將會(huì )越來(lái)越小。如1.5KW以下的小功率AC伺服電機的體積現已只有原先傳統的三相感應電機的1/10左右。這主要得益于電機制造技術(shù)本身的不斷提高。如:高性能的磁性材料的采用,定子分割法工藝的集中繞組高密度繞線(xiàn)的采用,定子疊片的粘結工藝的采用。磁路的不斷優(yōu)化設計和熱解析技術(shù)的應用使得電機的冷卻性能也得到了不斷提高。
與此同時(shí),由于各種行業(yè)的特殊需求,伺服電機也會(huì )從通用的FA行業(yè)轉向差異化,定向設計的道路。如免維修、無(wú)塵、防爆、無(wú)轉矩脈動(dòng)超高或超低額定轉速微小型化,電機內部直接裝有制動(dòng)器、減速機、滾珠絲杠、聯(lián)軸節、轉矩溫度傳感器,編碼器甚至驅動(dòng)控制器的 ALL IN ONE一體化的伺服功能部件。
事實(shí)上,在傳統的FA行業(yè)以外,特別是在家電、汽車(chē)電子、紡織、航空電子、機械等行業(yè),各種直流無(wú)刷伺服電機已經(jīng)得到了廣泛和大量的應用。傳統意義上的帶換向器的直流伺服電機正在被這種直流無(wú)刷的伺服電機所取代。尤其在微小功率的應用范圍,它有無(wú)可替代的低成本、小體積、高可靠性(通常無(wú)需光電編碼器反饋),可干電池供電等優(yōu)越性。所以其實(shí)際使用數量將是非??捎^(guān)的。
對于反饋的編碼器部件來(lái)說(shuō),其發(fā)展主要還在于小型化、低成本、高分辨率、 高可靠性、網(wǎng)絡(luò )化、高響應、省接線(xiàn)、絕對值編碼等方向。從結構上來(lái)講,為了降低成本,日系的主流伺服電機所用編碼器都已從整體式變?yōu)榉蛛x式。為了提高分離式編碼器的可靠性,從安裝方式上作了改進(jìn),已溶入電機的后軸承支承座的一體化設計。由于正弦波內插技術(shù)的采用,分辨率得到了很大的提高,從早期的210已發(fā)展到224—228 /每轉。這對于提高伺服電機的低速控制的穩定性 減少低速脈動(dòng)有很大幫助。但對于提高位置控制的精度沒(méi)有直接效果。當然也有采用類(lèi)似于螺距補償一樣的軟件補償,可以提高單圈的物理分辨率,從而實(shí)際提高定位控制的精度。這在分度轉臺機器人控制的使用中,可得到有效作用。也正是由于內插接技術(shù)的應用,使得旋轉編碼器也將會(huì )在嚴酷環(huán)境中的高精度伺服控制中得到更廣泛的應用?,F在已有224/每轉分辨率的旋轉編碼器在伺服電機上的使用情況。編碼器目前的串行通訊省線(xiàn)制的方式,其通訊頻率還只能限于10M以下。隨著(zhù)伺服控制的高分辨率、高精度、高響應的要求日益增強,編碼器通訊頻率的提高也將會(huì )是一個(gè)主要方向。
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