电机驱动系统的要求

Question

如题所述

Answer 1

电机驱动系统的要求：大功率、体积小、高效率。

驱动系统是电动汽车最主要的系统之一。电动汽车运行性能的好坏主要是由其驱动系统决定的。电动汽车驱动系统由牵引电机、电机控制器、机械传动装置、车轮等构成。它的储能动力源是电池组。电机控制器接收从加速踏板(相当于燃油汽车的油门)、刹车踏板和PDRN(停车、前进、倒车、空档)控制手柄的输出信号，控制牵引电机的旋转，通过减速器、传动轴、差速器、半轴等机械传动装置(当电动汽车使用电动轮时机械传动装置有所不同)带动驱动车轮。车辆减速时，电机对车辆前进起制动作用，这时电机处在发电机运行状态，给储能动力源充电，称之为再生制动。动力驱动系统的再生制动功能是非常重要的，它能使电动汽车一次充电后行驶的里程增加15~25%。

电动汽车动力驱动系统根据电机电流类型可分为交流驱动系统(ACDrives)和直流驱动系统(DCDirves)，交流驱动系统又可分为感应电机驱动系统(IMDrives)和同步电机驱动系统(SMDrives)，同步电机驱动系统又可分为永磁同步电机驱动系统(PMSMDrives)和开关磁阻电机驱动系统(SRMDirves)。

①直流电机驱动系统。该系统中的电机为有刷直流电机，电机控制器一般采用斩波器控制方式；
②感应电机交流驱动系统。该系统中的电机一般采用转子为鼠笼结构的三相交流异步电机，电机控制器用矢量控制的变频调速方式；
③永磁同步电机交流驱动系统。其中的永磁同步电机包括无刷直流电机(BDCM)和三相永磁同步电机(PMSM)。

Answer 2

机器人电动伺服驱动系统是利用各种电动机产生的力矩和力，直接或间接地驱动机器人本体以获得机器人的各种运动的执行机构。

对工业机器人关节驱动的电动机，要求有最大功率质量比和扭矩惯量比、高起动转矩、低惯量和较宽广且平滑的调速范围。特别是像机器人末端执行器(手爪)应采用体积、质量尽可能小的电动机，尤其是要求快速响应时，伺服电动机必须具有较高的可靠性和稳定性，并且具有较大的短时过载能力。这是伺服电动机在工业机器人中应用的先决条件。

一、机器人对关节驱动电机的主要要求

1、快速性

电动机从获得指令信号到完成指令所要求的工作状态的时间应短。响应指令信号的时间愈短，电伺服系统的灵敏性愈高，快速响应性能愈好，一般是以伺服电动机的机电时间常数的大小来说明伺服电动机快速响应的性能。

2、起动转矩惯量比大

在驱动负载的情况下，要求机器人的伺服电动机的起动转矩大，转动惯量小。

3、控制特性的连续性和直线性

随着控制信号的变化，电动机的转速能连续变化，有时还需转速与控制信号成正比或近似成正比。

4、调速范围宽。

能使用于1：1000～10000的调速范围。

5、体积小、质量小、轴向尺寸短。

6、能经受得起苛刻的运行条件

可进行十分频繁的正反向和加减速运行，并能在短时间内承受过载。

目前，由于高起动转矩、大转矩、低惯量的交、直流伺服电动机在工业机器人中得到广泛应用，一般负载1000N(相当100kgf)以下的工业机器人大多采用电伺服驱动系统。所采用的关节驱动电动机主要是AC伺服电动机，步进电动机和DC伺服电动机。其中，交流伺服电动机、直流伺服电动机、直接驱动电动机(DD)均采用位置闭环控制，一般应用于高精度、高速度的机器人驱动系统中。步进电动机驱动系统多适用于对精度、速度要求不高的小型简易机器人开环系统中。交流伺服电动机由于采用电子换向，无换向火花，在易燃易爆环境中得到了广泛的使用。机器人关节驱动电动机的功率范围一般为0.1～10kW。工业机器人驱动系统中所采用的电动机。

二、电机大致可细分为以下几种

1、交流伺服电动机

包括同步型交流伺服电动机及反应式步进电动机等。

2、直流伺服电动机

包括小惯量永磁直流伺服电动机、印制绕组直流伺服电动机、大惯量永磁直流伺服电动机、空心杯电枢直流伺服电动机。

3、步进电动机

包括永磁感应步进电动机。

速度传感器多采用测速发电机和旋转变压器;位置传感器多用光电码盘和旋转变压器。近年来，国外机器人制造厂家已经在使用一种集光电码盘及旋转变压器功能为一体的混合式光电位置传感器，伺服电动机可与位置及速度检测器、制动器、减速机构组成伺服电动机驱动单元。

机器人驱动系统要求传动系统间隙小、刚度大、输出扭矩高以及减速比大。

三、常用的减速机构

1、RV减速机构;

2、谐波减速机械;

3、摆线针轮减速机构;

4、行星齿轮减速机械;

5、无侧隙减速机构;

6、蜗轮减速机构;

7、滚珠丝杠机构;

8、金属带/齿形减速机构;

9、球减速机构。

Answer 3

机器人电动伺服驱动系统是利用各种电动机产生的力矩和力，直接或间接地驱动机器人本体以获得机器人的各种运动的执行机构。

对工业机器人关节驱动的电动机，要求有最大功率质量比和扭矩惯量比、高起动转矩、低惯量和较宽广且平滑的调速范围。特别是像机器人末端执行器(手爪)应采用体积、质量尽可能小的电动机，尤其是要求快速响应时，伺服电动机必须具有较高的可靠性和稳定性，并且具有较大的短时过载能力。这是伺服电动机在工业机器人中应用的先决条件。

一、机器人对关节驱动电机的主要要求

1、快速性

电动机从获得指令信号到完成指令所要求的工作状态的时间应短。响应指令信号的时间愈短，电伺服系统的灵敏性愈高，快速响应性能愈好，一般是以伺服电动机的机电时间常数的大小来说明伺服电动机快速响应的性能。

2、起动转矩惯量比大

在驱动负载的情况下，要求机器人的伺服电动机的起动转矩大，转动惯量小。

3、控制特性的连续性和直线性

随着控制信号的变化，电动机的转速能连续变化，有时还需转速与控制信号成正比或近似成正比。

4、调速范围宽。

能使用于1：1000～10000的调速范围。

5、体积小、质量小、轴向尺寸短。

6、能经受得起苛刻的运行条件

可进行十分频繁的正反向和加减速运行，并能在短时间内承受过载。

目前，由于高起动转矩、大转矩、低惯量的交、直流伺服电动机在工业机器人中得到广泛应用，一般负载1000N(相当100kgf)以下的工业机器人大多采用电伺服驱动系统。所采用的关节驱动电动机主要是AC伺服电动机，步进电动机和DC伺服电动机。其中，交流伺服电动机、直流伺服电动机、直接驱动电动机(DD)均采用位置闭环控制，一般应用于高精度、高速度的机器人驱动系统中。步进电动机驱动系统多适用于对精度、速度要求不高的小型简易机器人开环系统中。交流伺服电动机由于采用电子换向，无换向火花，在易燃易爆环境中得到了广泛的使用。机器人关节驱动电动机的功率范围一般为0.1～10kW。工业机器人驱动系统中所采用的电动机。

Answer 4

1、快速性

电动机从获得指令信号到完成指令所要求的工作状态的时间应短。响应指令信号的时间愈短，电伺服系统的灵敏性愈高，快速响应性能愈好，一般是以伺服电动机的机电时间常数的大小来说明伺服电动机快速响应的性能。

2、起动转矩惯量比大

在驱动负载的情况下，要求机器人的伺服电动机的起动转矩大，转动惯量小。

3、控制特性的连续性和直线性

随着控制信号的变化，电动机的转速能连续变化，有时还需转速与控制信号成正比或近似成正比。

4、调速范围宽。

能使用于1：1000～10000的调速范围。

5、体积小、质量小、轴向尺寸短。

6、能经受得起苛刻的运行条件

可进行十分频繁的正反向和加减速运行，并能在短时间内承受过载。

目前，由于高起动转矩、大转矩、低惯量的交、直流伺服电动机在工业机器人中得到广泛应用，一般负载1000N(相当100kgf)以下的工业机器人大多采用电伺服驱动系统。所采用的关节驱动电动机主要是AC伺服电动机，步进电动机和DC伺服电动机。其中，交流伺服电动机、直流伺服电动机、直接驱动电动机(DD)均采用位置闭环控制，一般应用于高精度、高速度的机器人驱动系统中。步进电动机驱动系统多适用于对精度、速度要求不高的小型简易机器人开环系统中。交流伺服电动机由于采用电子换向，无换向火花，在易燃易爆环境中得到了广泛的使用。机器人关节驱动电动机的功率范围一般为0.1～10kW。工业机器人驱动系统中所采用的电动机。

Answer 5

机器人电动伺服驱动系统是利用各种电动机产生的力矩和力，直接或间接地驱动机器人本体以获得机器人的各种运动的执行机构。

对工业机器人关节驱动的电动机，要求有最大功率质量比和扭矩惯量比、高起动转矩、低惯量和较宽广且平滑的调速范围。特别是像机器人末端执行器(手爪)应采用体积、质量尽可能小的电动机，尤其是要求快速响应时，伺服电动机必须具有较高的可靠性和稳定性，并且具有较大的短时过载能力。这是伺服电动机在工业机器人中应用的先决条件。

一、机器人对关节驱动电机的主要要求

1、快速性

电动机从获得指令信号到完成指令所要求的工作状态的时间应短。响应指令信号的时间愈短，电伺服系统的灵敏性愈高，快速响应性能愈好，一般是以伺服电动机的机电时间常数的大小来说明伺服电动机快速响应的性能。

2、起动转矩惯量比大

在驱动负载的情况下，要求机器人的伺服电动机的起动转矩大，转动惯量小。

3、控制特性的连续性和直线性

随着控制信号的变化，电动机的转速能连续变化，有时还需转速与控制信号成正比或近似成正比。

4、调速范围宽。

能使用于1：1000～10000的调速范围。

5、体积小、质量小、轴向尺寸短。

6、能经受得起苛刻的运行条件

可进行十分频繁的正反向和加减速运行，并能在短时间内承受过载。

目前，由于高起动转矩、大转矩、低惯量的交、直流伺服电动机在工业机器人中得到广泛应用，一般负载1000N(相当100kgf)以下的工业机器人大多采用电伺服驱动系统。所采用的关节驱动电动机主要是AC伺服电动机，步进电动机和DC伺服电动机。其中，交流伺服电动机、直流伺服电动机、直接驱动电动机(DD)均采用位置闭环控制，一般应用于高精度、高速度的机器人驱动系统中。步进电动机驱动系统多适用于对精度、速度要求不高的小型简易机器人开环系统中。交流伺服电动机由于采用电子换向，无换向火花，在易燃易爆环境中得到了广泛的使用。机器人关节驱动电动机的功率范围一般为0.1～10kW。工业机器人驱动系统中所采用的电动机。

二、电机大致可细分为以下几种

1、交流伺服电动机

包括同步型交流伺服电动机及反应式步进电动机等。

2、直流伺服电动机

包括小惯量永磁直流伺服电动机、印制绕组直流伺服电动机、大惯量永磁直流伺服电动机、空心杯电枢直流伺服电动机。

3、步进电动机

包括永磁感应步进电动机。

速度传感器多采用测速发电机和旋转变压器;位置传感器多用光电码盘和旋转变压器。近年来，国外机器人制造厂家已经在使用一种集光电码盘及旋转变压器功能为一体的混合式光电位置传感器，伺服电动机可与位置及速度检测器、制动器、减速机构组成伺服电动机驱动单元。

机器人驱动系统要求传动系统间隙小、刚度大、输出扭矩高以及减速比大。

三、常用的减速机构

1、RV减速机构;

2、谐波减速机械;

3、摆线针轮减速机构;

4、行星齿轮减速机械;

5、无侧隙减速机构;

6、蜗轮减速机构;