交流伺服压力机及其关键技术

交流伺服电动机解析，交流伺服电动机的基本类型、控制方式及其特点交流伺服电动机，是将电能转变为机械能的一种机器。

交流伺服电动机主要由一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子组成。

电动机利用通电线圈在磁场中受力转动的现象而制成的。

交流伺服电动机主要由定子部分和转子部分组成，其中定子的结构与旋转变压器的定子基本相同，在定子铁心中也安放着空间互成90度电角度的两相绕组（其中一组为激磁绕组，另一组为控制绕组）。

交流伺服电动机控制精度高，矩频特性好，具有过载能力，多应用于物料计量，横封装置和定长裁切机上。

交流伺服电动机的基本类型与普通交流电动机类似，交流伺服电动机也分为异步和同步两种。

两相交流伺服电动机原理上就是一台两相异步电动机。

它的定子上正交放置两相绕组，这两相绕组一个叫励磁绕组，另一相为控制绕组。

转子一般有两种结构形式，一种是笼型转子，这种转子的结构与普通笼型感应电动机的转子相同；另一种是非磁性空心杯转子，其结构如图所示。

笼型转子与空心杯转子比较。

前者输出力矩大、结构简单、励磁电流小、效率高，唯一不足是转子转动惯量大，因而动态响应不如空心杯转子快。

空心杯转子具有惯性小，反应灵敏，调速范围大、但这种电动机的励磁电流较大，因而功率因素和效率较低。

运行时，励磁绕组一般施加固定单相交流电压，通过对控制绕组的控制电压进行必要的控制来实现对转速的调节。

同时应注意，在相位上是不同的。

交流伺服电动机的控制方式交流伺服电动机的控制方式有三种：（1）幅值控制幅值控制通过改变控制电压Uc的大小来控制电机转速，此时控制电压Uc与励磁电压Uf之间的相位差始终保持90°电角度。

控制绕组为额定电压时所产生的气隙磁通势为圆形旋转磁通势，产生的电磁转距最大。

（2）相位控制通过改变控制电压Uc与励磁电压Uf之间的相位差来实现对电机转速和转向的控制，而控制电压的幅值保持不变。

Uc相位通过移相器可以改变，从而改变两者之间的相位差，（3）幅值相位控制励磁绕组串接电容c后再接到交流电源上，控制电压Uc与电源同相位，但幅值可以调节，当Uc的幅值可以改变时，转子绕组的耦合作用，使励磁绕组的电流If也变化，从而使励磁绕组上的电压Uf及电容上的电压uc也跟随改变，Uc与Uf的相位差？也随之改变，即改变Uc的大小，Uc与Uf的相位差也随之改变，从而改变电机的转速。

交流伺服压力机发展及应用摘要:介绍伺服压力机发展现状，探讨伺服压力机在拉延和冲裁成形工艺中的应用，阐述了两种典型的伺服压力机传动结构方案。

关键词:交流伺服电机；伺服压力机；拉延；冲裁；传动结构伺服压力机能够采用交流伺服电机直接作为压力机的动力源，通过螺旋、曲柄连杆、肘杆等执行机构将电机的旋转运动转化为滑块的直线运动，实现滑块运动特性可控，以满足冲压加工柔性化、智能化需求。

本文针对伺服压力机发展现状，探讨了伺服压力机在拉延和冲裁成形工艺中的应用，并阐述了两种典型的伺服压力机传动结构方案，以期为伺服压力机研究开发和应用提供有益参考。

1国内外伺服压力机技术发展现状日本在伺服压力机研发、生产及商品化等方面处于国际领先水平，掌握了伺服压力机的设计和制造技术，日本会田(AIDA)、小松(KOMATSU)和网野(AMINO)等压力机制造企业相继推出了多种传动结构、不同规格的伺服压力机，几乎垄断了所有高端压力机的市场，获取了巨大的经济利益。

会田公司于1999年开始研制大容量、大扭矩、低转速交流伺服电机，并将该电机成功的应用于驱动锻压成形装备，推出NS1-D系列伺服压力机产品，该系列产品由伺服电机经一级齿轮减速驱动曲柄连杆机构进行工作，其与普通曲柄压力机的最大区别在于采用交流伺服电机代替普通感应电动机，取消了飞轮和离合器，采用大电容存储电能[1]。

目前会田能够设计和制造24000kN伺服压力机。

小松公司联合丰田汽车(TOYOTA)和法那科(FANUC)公司共同开发伺服压力机，依托丰田汽车成熟的冲压成形工艺和法那科先进的交流伺服电机及伺服控制技术，先后推出了H1F和H2F等系列伺服压力机产品，其中H1F型伺服压力机的规格为350~2000kN，H2F型伺服压力机的规格为2000~3000kN[2]，目前已经能够生产16000kN等更高规格的伺服压力机产品。

我国天津丰田、广州丰田等汽车制造厂先后引进了由小松设计制造的伺服压力机冲压生产线，其生产节拍可达16~17次/min。

交流伺服系统高性能速度控制关键技术研究的开题报告一、选题的背景和意义随着现代工业技术的发展，伺服系统在生产制造领域得到广泛应用，并逐步取代了传统的机械传动系统。

伺服系统的核心是速度控制，通过精准的速度控制实现对运动过程的精确控制，从而提高生产效率和产品质量。

为了满足日益增长的生产需求，伺服系统的速度控制需求也在不断提高。

因此，研究交流伺服系统高性能速度控制关键技术具有重要的理论意义和实际应用价值。

二、选题的研究现状当前，伺服系统的速度控制方法包括PID控制、模型预测控制、自适应控制等。

这些控制方法具有一定的优点和局限性，需要根据应用具体情况选择合适的方法。

在交流伺服系统领域，现有研究主要集中在控制器设计、控制算法优化、系统建模等方面。

目前，采用现代控制理论和方法，如滑模控制、鲁棒控制、神经网络控制等，已经取得了一定的研究成果。

但是，对于交流伺服系统在高性能速度控制中的关键技术研究，还存在很多问题需要解决，例如控制算法的适应性、系统的稳定性、控制精度的提高等问题。

三、本研究的研究内容和方法本研究旨在通过理论研究和数值模拟，探究交流伺服系统高性能速度控制的关键技术，并提出相应的解决方案。

具体研究内容包括：1.建立交流伺服系统的数学模型，研究系统的特性和动态性能。

2.分析PID控制、模型预测控制、自适应控制等控制算法在交流伺服系统速度控制中的适用性和局限性，并提出相应改进方案。

3.探究交流伺服系统中滑模控制、鲁棒控制、神经网络控制等现代控制理论和方法在速度控制中的应用，并评估其性能和优缺点。

4.开展数值模拟，验证不同控制算法在交流伺服系统高性能速度控制中的优劣，并提出优化方案。

研究方法包括理论研究和数值模拟两部分。

通过理论探讨和数值模拟验证，探究交流伺服系统高性能速度控制的关键技术，以提高系统控制精度和稳定性。

四、预期研究成果和意义本研究预期取得的成果包括：1.建立交流伺服系统的数学模型，深入研究系统的动态特性和工作原理。

交流伺服电动机的原理及三种转速控制方式第一篇：交流伺服电动机的原理及三种转速控制方式交流伺服电动机的原理及三种转速控制方式交流伺服电机的定子装有三相对称的绕组，而转子是永久磁极。

当定子的绕组中通过三相电源后，定子与转子之间必然产生一个旋转场。

这个旋转磁场的转速称为同步转速。

电机的转速也就是磁场的转速。

由于转子有磁极，所以在极低频率下也能旋转运行。

所以它比异步电机的调速范围更宽。

而与直流伺服电机相比，它没有机械换向器，特别是它没有了碳刷，完全排除了换向时产生火花对机槭造成的磨损，另外交流伺服电机自带一个编码器。

可以随时将电机运行的情况“报告”给驱动器，驱动器又根据得到的11报告"更精确的控制电机的运行。

由此可见交流伺服电机优点确实很多。

可是技术含量也高了，价格也高了。

最重要是对交流伺服电机的调试技术提高了。

也就是电机虽好，如果调试不好一样是问题多多。

伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与H标值进行比较，调整转子转动的角度。

伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。

伺服电动机（或称执行电动机）是自动控制系统和计算装置中广泛应用的一种执行元件。

其作用为把接受的电信号转换为电动机转轴的角位移或角速度，按电流种类的不同，伺服电动机可分为直流和交流两大类。

下面简单介绍交流伺服电动机有以下三种转速控制方式：(1)幅值控制控制电流与励磁电流的相位差保持90°不变，改变控制电压的大小。

(2)相位控制控制电压与励磁电压的大小，保持额定值不变，改变控制电压的相位。

(3)幅值一相位控制同时改变控制电压幅值和相位.交流伺服电动机转轴的转向随控制电压相位的反相而改变。

第二篇：伺服控制总结现代伺服运动控制系统综述绪论随着生产力的不断发展，要求交流伺服运动控制系统向数字化、高精度、高速度、高性能方向发展。

伺服压力机技术参数鑫台铭伺服压力机又称电子压力机、电子伺服压力机、伺服电子压力机，其工作原理是由伺服电机驱动高精度滚珠丝杆进行精密压力装配作业，能够在压力装配作用中实现压装力与压入深度的全过程闭环控制，从而实现在线质量管理的精密压装。

一、伺服压力机产品说明：1.该设备采用单柱式结构,伺服马达驱动滚珠丝杆,触摸屏显示;2.该设备有以下功能:①位置设定功能:1>上压头位置显示;2>压装可调行程:0-200mm,可控数字显示实际压装行程,重复精度：±0.01mm;触摸屏显示精度:0.001mm;②压力设定功能:1>显示压头压装压力;2>设定压头压力上限,压装压力大于上限压力时,上压头立即回程并报警;3>设定压头压力下限,压装压力小于下限压力时,上压头立即回程并报警;4>压力显示：0-10000KG（或0-100000N均可），压力控制精度：在200-10000KG 范围内为1‰，500KG以下为5%，或更大；3.电控装置:①电器控制柜有供检查和维修用的照明灯,主要电器元件均采用国际或国内知名品牌；②控制系统分手动、半自动单循环,2种操作方式;③PLC采用日本三菱品牌,触摸屏为MCGS品牌，滚珠丝杆为台湾上银品牌，伺服马达和控制器为日本安川品牌，光电保护器为深圳同创品牌;二、4. 伺服压力机技术参数:4.1设备精确可控压力:500-10000KG，4.2压头运动时相对于下工作面的垂直精度: ≤0.02mm/100mm4.3压装可调行程:0-200mm,可控,重复精度：±0.01mm4.4压装压力显示:0-10000KG可调4.5压装压力显示数值与实际压力误差: 1‰（在500-10000KG范围内）5.下压速度：快速160mm/s,探测速度：0.1-10mm/s, 压装速度：0.1-5mm/s6.三种压装模式选择：?恒定压装速度，设定精确位置停止?恒定压装速度，设定精确压力停止?恒定压装速度，设定精确位移停止。

伺服压力机那点事儿~交流伺服电机驱动是目前成形装备发展的一个新方向，不但可以实现成形装备柔性化和智能化，还可以提高生产率和产品质量、节能环保。

鑫台铭介绍了交流伺服压力机工作原理和发展现状。

交流伺服压力机在冲裁、拉深、挤压、精冲等工艺中的优良性能。

传统的压力机，尤其是各种机械压力机，均以交流感应电机为动力，靠飞轮储存能量、离合器控制起停。

其最大的缺点是滑块工作特性固定，无法调节，工作适应性差，缺乏“柔性”。

交流伺服压力机是成形装备的最新发展，它以计算机控制的交流伺服电机为动力，通过螺旋、曲柄连杆、肘杆或其它机构将电机的旋转运动转化为滑块所需的直线运动。

它不但可以保持机械驱动的种种优点，而且改变了其工作特性不可调的缺点，使机械驱动的成形装备也具有了柔性化、智能化的特点，工作性能和工艺适应性大大提高。

还简化了结构，方便安装、减少维修、降低能耗、减轻重量。

它是高新技术及传统机械技术的结合，对于推动成形装备的更新换代，具有不可限量的影响。

1.电气传动及交流伺服驱动电气传动分直流和交流两大类。

由于直流传动具有优越的调速性能，直到上世纪上半叶，高性能可调传动均采用直流电动机，而占电气传动总量80%以上的一般传动则采用交流电动机，不能调速，绝大部分锻压机械都属于这一类。

“直流调速，交流不调速”形成了一种普遍的格局。

尽管直流调速有许多优越性，但由于采用机械换向，存在有换向器寿命低、换向火花、造价高等问题，电机容量和速度以及应用场合均收到一定限制。

伺服电机传动指电动机的转速或其它参数可以按照任意的输入信号而变化。

长期以来，交流伺服电机仅仅作为执行元件，应用于伺服控制系统，功率不超过1千瓦。

大功率交流伺服电机及其驱动控制装置的出现，使这一技术得以应用于机械装备的主传动，成为交流伺服驱动系统。

2.交流伺服压力机的特点（1）实现柔性化和智能化，工作性能提高。

由于原动机由不能调节和控制的普通感应电机改为CNC控制可任意调节的伺服电动机，自动化智能化程度提高，工作效率提高；可以获得任意的滑块特性，设备的工艺适应性扩大；可以根据不同的工艺采用相应的优化曲线，提高工作性能。

伺服压力机设计原理与应用
一、概述
伺服压力机是一种高精确、高效率的自动化设备，它具有易于操作、安全可靠、测量功能强大、操作灵活的特点，广泛用于航空航天、机电、制药、电子、建筑物和汽车等行业，能够实现对各种金属材料及其他结构材料的强度测试。

二、伺服压力机的设计原理
1、构造特点
伺服压力机的构造结构分两种，一种是液压控制结构，另一种是电气控制结构。

液压控制结构包括增压泵、活塞、控制阀、液压油箱、电磁阀等，其中增压泵将液压油送入活塞，从而实现控制压力，电磁阀可控制压力机的压力维持或停止，由此可以达到伺服压力机的控制目的。

2、动力特性
伺服压力机有传动系统和测控系统，传动系统包括动力源、传动件、联轴器等，动力源是控制压力机的核心，有电机、液压油泵等两种，传动件用来将动力源的能量传递给所需要加载的物体，联轴器主要是用来把不同种类的传动件进行连接，它的工作原理是将动力源转变成所需要的功率和速度，从而使物体在控制压力机内得到控制。

3、控制特性。

伺服压力机智能化关键技术研究及示范应用项目简介《伺服压力机智能化关键技术研究及示范应用项目简介》摘要：伺服压力机是一种常用的机械设备，在工业领域的应用非常广泛。

为了提高生产效率和产品质量，研究人员对伺服压力机的智能化关键技术进行了深入研究，并成功开展了示范应用项目。

本文介绍了该项目的研究目标、技术方案和实施效果，对伺服压力机的智能化提升提供了有益的借鉴和启示。

1. 研究目标：该项目的主要目标是实现伺服压力机的智能化操作和自动化控制，以提高机器的生产效率和生产品质。

通过应用先进的传感器技术、数据采集和处理技术，将实现对压力机运行状态的实时监测和智能化管理。

2. 技术方案：该项目主要涉及以下关键技术的研究和应用：(1) 传感器技术：通过装配各种传感器，如压力传感器、位移传感器等，实现对压力机各项参数的实时监测和数据采集。

(2) 数据处理技术：通过对采集到的数据进行处理和分析，提取有关压力机运行状态的关键信息，为后续的智能化控制提供基础。

(3) 智能化控制技术：基于上述数据处理结果，开发适应不同工况的智能化控制算法，实现对压力机的自动化控制和优化运行。

3. 实施效果：通过对该项目的实施和示范应用，取得了以下效果：(1) 生产效率提升：伺服压力机的智能化操作和控制，使得生产过程更加精准和高效，大大提高了生产效率。

(2) 生产品质提升：通过实时监测和控制，避免了由于操作误差而引起的产品质量问题，提高了产品的一致性和稳定性。

(3) 能耗降低：智能化控制算法的应用将压力机的运行与负载需求相匹配，减少了能耗浪费，实现了可持续发展的目标。

(4) 成本节约：智能化操作和控制使得对操作人员的技术要求降低，同时减少了出错率，节约了成本。

总结：该项目的成功实施和示范应用，为伺服压力机的智能化发展提供了有力的技术支持和应用借鉴。

未来，随着智能化技术的不断进步，伺服压力机的智能化将得到更好的发展和应用。

伺服压力机工作原理
伺服压力机是一种采用伺服驱动系统的压力机，其工作原理如下：
1. 控制系统：伺服压力机的控制系统由伺服系统和压力控制系统组成。

伺服系统通过接收输入的控制信号，控制伺服电机的输出，从而控制压力机的运行。

压力控制系统则根据设定的压力值，通过控制油路的开关，调节输出油液的流量和压力。

2. 伺服系统：伺服系统由伺服电机、减速机、编码器和控制器等组成。

编码器可以实时检测伺服电机的转速和位置，将转速和位置信息反馈给控制器。

控制器根据编码器的反馈信息和设定的控制信号，计算并输出控制电压给伺服电机，以控制伺服电机的运转。

3. 压力控制系统：压力控制系统主要由压力传感器、电控阀和液压油路等组成。

压力传感器用于检测工作台的压力，并将压力信号反馈给控制系统。

电控阀在控制系统的调节下开关油路，控制液压系统的流量和压力。

液压油路通过执行压力控制系统的指令，传输压力信号并驱动执行机构运动。

4. 动作执行机构：动作执行机构根据伺服电机和液压系统的控制信号，完成压力机的动作。

它通常由驱动杆、滑块和模具等组成。

伺服电机通过旋转减速机输出转矩，带动驱动杆运动。

液压系统通过电控阀控制液压油的流入和流出，从而控制滑块的上下运动。

综上所述，伺服压力机通过控制系统和动作执行机构的协调工作，实现对工作台压力和滑块运动的精确控制。

它具有压力调节范围广、控制精度高、运动平稳等优点，广泛应用于金属加工、塑料成型等行业。