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发展步进技术趋势

信息来源:步进电机供应商上海四宏电机有限公司    添加时间:2018-03-12

高效率化

现代交流步进系统,经历了从模拟到数字化的转变,数字控制环已经无处不在,好比换相、电流、速度和位置控制;采用新型功率半导体器件、高机能DSP 加FPGA、以及步进专用模块(好比IR 推出的步进控制专用引擎)也不足为奇。利用磁性材料不同机能、不同外形、不同表面粘接结构(SPM)和嵌入式永磁(IPM)转子结构的电机泛起,分割式铁芯结构工艺在日本的使用使永磁无刷步进电机的出产实现了高效率、大批量和自动化,并引起海内厂家的研究。不管是永磁无刷步进电机仍是步进电机都积极向更小的尺寸发展,好比20,28,35mm 外径;同时也在发展更大功率和尺寸的机种,已经看到500KW 永磁步进电机的泛起。但是这种方式面对更大的技术挑战(如可靠性)和工程师使用习惯的挑战,因此很难成为主流,在整个步进市场中是一个很小的有特色的部门。主要包括电机本身的高效率好比永磁材料机能的改进和更好的磁铁安装结构设计,也包括驱动系统的高效率化,包括逆变器驱动电路的优化,加减速运动的优化,再生制动和能量反馈以及更好的冷却方式等。有时我们称这种集成了驱动和通信的电机叫智能化电机(Smart Motor),有时我们把集成了运动控制和通信的驱动器叫智能化步进电机驱动器。跟着海内对大规模分布式控制装置的需求上升,高档数控系统的开发成功,网络化数字步进的开发已经成为当务之急。体现了向两极化发展的倾向。

一体化和集成化 采用更高精度的编码器(每转百万脉冲级),更高采样精度和数据位数、速度更快的DSP,无齿槽效应的高机能旋转电机、直线电机,以及应用自适应、人工智能等各种现代控制策略,不断将步进系统的指标进步。电机、驱动和控制的集成使三者从设计、制造到运行、维护都更紧密地融为一体。

智能化 通用型驱动器配置有大量的参数和丰硕的菜单功能,便于用户在不改变硬件配置的前提下,利便地设置成V/F 控制、无速度传感器开环矢量控制、闭环磁通矢量控制、永磁无刷交流步进电念头控制及再生单元等五种工作方式,合用于各种场合,可以驱动不同类型的电机,好比异步电机、永磁同步电机、无刷直流电机、步进电机,也可以适应不同的传感器类型甚至无位置传感器。模块化不仅指步进驱动模块、电源模块、再生制动模块、通信模块之间的组合方式,而且指步进电机驱动器内部软件和硬件的模块化和可重用。可以使用电机本身配置的反馈构成半闭环控制系统,也可以通过接口与外部的位置或速度或力矩传感器构成高精度全闭环控制系统。

网络化和模块化 现代交流步进电机驱动器都具备参数记忆、故障自诊断和分析功能,绝大多数入口驱动器都具备负载惯量测定和自动增益调整功能,有的可以自动辨识电机的参数,自动测定编码器零位,有些则能自动进行振动抑止。国际厂商步进产品每5 年就会换代,新的功率器件或模块每2~2.5 年就会更新一次,新的软件算法则日新月异,总之产品生命周期越来越短。

通用化 电念头、反馈、控制、驱动、通信的纵向一体化成为当前小功率步进系统的一个发展方向。


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