伺服电机维修实例祥解

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1、广州触摸屏维修 http:/参考资料：http:/ 服 电 机 转 子 反 馈 的 检 测 相 位 与 转 子 磁 极 相 位 的 对 齐 方 式论 坛 中 总 是 有 人 问 及 伺 服 电 机 编 码 器 相 位 与 转 子 磁 极 相 位 零 点 如 何 对 齐 的 问 题 ， 这 样 的 问 题论 坛 中 多 有 回 答 ， 本 人 也 曾 在 多 个 帖 子 有 所 回 复 ， 鉴 于 本 人 的 回 复 较 为 零 散 ， 早 就 想 整 理 集中 一 下 ， 只 是 一 直 未 能 如 愿 ， 今 借 十 一 长 假 之 际 ， 将 自 己 对 这 一 问 题 的 经 验 和 体

2、 会 整 理 汇 总一 下 ， 以 供 大 家 参 考 ， 或 者 有 个 全 面 的 了 解 。永 磁 交 流 伺 服 电 机 的 编 码 器 相 位 为 何 要 与 转 子 磁 极 相 位 对 齐其 唯 一 目 的 就 是 要 达 成 矢 量 控 制 的 目 标 ， 使 d 轴 励 磁 分 量 和 q 轴 出 力 分 量 解 耦 ， 令 永磁 交 流 伺 服 电 机 定 子 绕 组 产 生 的 电 磁 场 始 终 正 交 于 转 子 永 磁 场 ， 从 而 获 得 最 佳 的 出 力 效 果 ，即 “类 直 流 特 性 ”， 这 种 控 制 方 法 也 被 称 为 磁 场 定 向 控 制

3、（ FOC） ， 达 成 FOC 控 制 目标 的 外 在 表 现 就 是 永 磁 交 流 伺 服 电 机 的 “相 电 流 ”波 形 始 终 与 “相 反 电 势 ”波 形 保 持一 致 ， 如 下 图 所 示 ：如 何 想 办 法 使 永 磁 交 流 伺 服 电 机 的 “相 电 流 ”波 形 始 终 与 “相 反 电 势 ”波 形 保 持 一 致呢 ？ 由 图 1 可 知 ， 只 要 能 够 随 时 检 测 到 正 弦 型 反 电 势 波 形 的 电 角 度 相 位 ， 然 后 就 可 以 相 对 容广州触摸屏维修 http:/参考资料：http:/ 地 根 据 此 相 位 生 成 与

4、反 电 势 波 形 一 致 的 正 弦 型 相 电 流 波 形 了 ， 因 此 相 位 对 齐 就 可 以 转 化 为编 码 器 相 位 与 反 电 势 波 形 相 位 的 对 齐 关 系 。在 实 际 操 作 中 ， 欧 美 厂 商 习 惯 于 采 用 给 电 机 的 绕 组 通 以 小 于 额 定 电 流 的 直 流 电 流 使 电 机 转 子定 向 的 方 法 来 对 齐 编 码 器 和 转 子 磁 极 的 相 位 。 当 电 机 的 绕 组 通 入 小 于 额 定 电 流 的 直 流 电 流 时 ，在 无 外 力 条 件 下 ， 初 级 电 磁 场 与 磁 极 永 磁 场 相 互 作

5、用 ， 会 相 互 吸 引 并 定 位 至 互 差 0度 相 位 的 平 衡 位 置 上 ， 如 下 图 所 示 ：上 述 两 种 转 子 定 向 方 法 对 应 的 绕 组 相 反 电 势 波 形 和 线 反 电 势 ， 以 及 电 角 度 的 关 系 如 下 图 所 示 ， 棕 色 线 为a 轴 或 轴 与 d 轴 对 齐 ， 即 直 接 对 齐 到 电 角 度 0 点 ， 紫 色 线 为 a 轴 或 轴 对 齐 到 与 d 差 （ 负 ） 30 度 的 电 角度 位 置 ， 即 对 齐 到 -30 度 电 角 度 点 ：广州触摸屏维修 http:/参考资料：http:/ q 轴 矢 量

6、与 a、 b、 c 轴 或 、 轴 之 间 的 角 度 的 关 系 如 下 图 所 示 ， 棕 色 线 d 轴 与 a 轴 或 轴 对 齐 ， 即 直接 对 齐 到 电 角 度 0 点 ， 紫 色 线 为 d轴 与 a 轴 或 轴 相 差 30 度 ， 即 对 齐 到 -30 度 电 角 度 点 ：主 流 的 伺 服 电 机 位 置 反 馈 元 件 包 括 增 量 式 编 码 器 ， 绝 对 式 编 码 器 ， 正 余 弦 编 码 器 ， 旋 转 变 压器 等 。广州触摸屏维修 http:/参考资料：http:/ 量 式 编 码 器 的 相 位 对 齐 方 式在 此 讨 论 中 ， 增 量 式

7、 编 码 器 的 输 出 信 号 为 方 波 信 号 ， 又 可 以 分 为 带 换 相 信 号 的 增 量 式 编 码 器和 普 通 的 增 量 式 编 码 器 ， 普 通 的 增 量 式 编 码 器 具 备 两 相 正 交 方 波 脉 冲 输 出 信 号 A 和B， 以 及 零 位 信 号 Z； 带 换 相 信 号 的 增 量 式 编 码 器 除 具 备 ABZ 输 出 信 号 外 ， 还 具 备 互 差120 度 的 电 子 换 相 信 号 UVW， UVW 各 自 的 每 转 周 期 数 与 电 机 转 子 的 磁 极 对 数 一 致 。 带 换 相信 号 的 增 量 式 编 码 器

8、的 UVW 电 子 换 相 信 号 的 相 位 与 转 子 磁 极 相 位 ， 或 曰 电 角 度 相 位 之 间 的对 齐 方 法 如 下 ：1.用 一 个 直 流 电 源 给 电 机 的 UV 绕 组 通 以 小 于 额 定 电 流 的 直 流 电 ， U 入 ， V 出 ， 将 电 机轴 定 向 至 一 个 平 衡 位 置 ；2.用 示 波 器 观 察 编 码 器 的 U 相 信 号 和 Z 信 号 ；3.调 整 编 码 器 转 轴 与 电 机 轴 的 相 对 位 置 ；4.一 边 调 整 ， 一 边 观 察 编 码 器 U 相 信 号 跳 变 沿 ， 和 Z 信 号 ， 直 到 Z 信

9、 号 稳 定 在 高 电 平上 （ 在 此 默 认 Z 信 号 的 常 态 为 低 电 平 ） ， 锁 定 编 码 器 与 电 机 的 相 对 位 置 关 系 ；5.来 回 扭 转 电 机 轴 ， 撒 手 后 ， 若 电 机 轴 每 次 自 由 回 复 到 平 衡 位 置 时 ， Z 信 号 都 能 稳 定在 高 电 平 上 ， 则 对 齐 有 效 。撤 掉 直 流 电 源 后 ， 验 证 如 下 ：1.用 示 波 器 观 察 编 码 器 的 U 相 信 号 和 电 机 的 UV 线 反 电 势 波 形 ；2.转 动 电 机 轴 ， 编 码 器 的 U 相 信 号 上 升 沿 与 电 机 的

10、UV 线 反 电 势 波 形 由 低 到 高 的 过 零 点重 合 ， 编 码 器 的 Z 信 号 也 出 现 在 这 个 过 零 点 上 。上 述 验 证 方 法 ， 也 可 以 用 作 对 齐 方 法 。需 要 注 意 的 是 ， 此 时 增 量 式 编 码 器 的 U 相 信 号 的 相 位 零 点 即 与 电 机 UV 线 反 电 势 的 相位 零 点 对 齐 ， 由 于 电 机 的 U 相 反 电 势 ， 与 UV 线 反 电 势 之 间 相 差 30 度 ， 因 而 这 样 对 齐后 ， 增 量 式 编 码 器 的 U 相 信 号 的 相 位 零 点 与 电 机 U 相 反 电 势

11、 的 -30 度 相 位 点 对 齐 ， 而电 机 电 角 度 相 位 与 U 相 反 电 势 波 形 的 相 位 一 致 ， 所 以 此 时 增 量 式 编 码 器 的 U 相 信 号 的相 位 零 点 与 电 机 电 角 度 相 位 的 -30 度 点 对 齐 。有 些 伺 服 企 业 习 惯 于 将 编 码 器 的 U 相 信 号 零 点 与 电 机 电 角 度 的 零 点 直 接 对 齐 ， 为 达 到 此 目的 ， 可 以 ：1.用 3 个 阻 值 相 等 的 电 阻 接 成 星 型 ， 然 后 将 星 型 连 接 的 3 个 电 阻 分 别 接 入 电 机 的UVW 三 相 绕 组

12、 引 线 ；2.以 示 波 器 观 察 电 机 U 相 输 入 与 星 型 电 阻 的 中 点 ， 就 可 以 近 似 得 到 电 机 的 U 相 反 电 势波 形 ；3.依 据 操 作 的 方 便 程 度 ， 调 整 编 码 器 转 轴 与 电 机 轴 的 相 对 位 置 ， 或 者 编 码 器 外 壳 与 电 机 外 壳的 相 对 位 置 ；4.一 边 调 整 ， 一 边 观 察 编 码 器 的 U 相 信 号 上 升 沿 和 电 机 U 相 反 电 势 波 形 由 低 到 高 的 过零 点 ， 最 终 使 上 升 沿 和 过 零 点 重 合 ， 锁 定 编 码 器 与 电 机 的 相 对

13、 位 置 关 系 ， 完 成 对 齐 。由 于 普 通 增 量 式 编 码 器 不 具 备 UVW 相 位 信 息 ， 而 Z 信 号 也 只 能 反 映 一 圈 内 的 一 个 点 位 ，不 具 备 直 接 的 相 位 对 齐 潜 力 ， 因 而 不 作 为 本 讨 论 的 话 题 。广州触摸屏维修 http:/参考资料：http:/ 对 式 编 码 器 的 相 位 对 齐 方 式绝 对 式 编 码 器 的 相 位 对 齐 对 于 单 圈 和 多 圈 而 言 ， 差 别 不 大 ， 其 实 都 是 在 一 圈 内 对 齐 编 码 器 的 检 测 相 位 与电 机 电 角 度 的 相 位 。

14、早 期 的 绝 对 式 编 码 器 会 以 单 独 的 引 脚 给 出 单 圈 相 位 的 最 高 位 的 电 平 ， 利 用 此 电 平 的0 和 1 的 翻 转 ， 也 可 以 实 现 编 码 器 和 电 机 的 相 位 对 齐 ， 方 法 如 下 ：1.用 一 个 直 流 电 源 给 电 机 的 UV 绕 组 通 以 小 于 额 定 电 流 的 直 流 电 ， U 入 ， V 出 ， 将 电 机 轴 定 向 至一 个 平 衡 位 置 ；2.用 示 波 器 观 察 绝 对 编 码 器 的 最 高 计 数 位 电 平 信 号 ；3.调 整 编 码 器 转 轴 与 电 机 轴 的 相 对 位

15、置 ；4.一 边 调 整 ， 一 边 观 察 最 高 计 数 位 信 号 的 跳 变 沿 ， 直 到 跳 变 沿 准 确 出 现 在 电 机 轴 的 定 向 平 衡 位 置 处 ， 锁定 编 码 器 与 电 机 的 相 对 位 置 关 系 ；5.来 回 扭 转 电 机 轴 ， 撒 手 后 ， 若 电 机 轴 每 次 自 由 回 复 到 平 衡 位 置 时 ， 跳 变 沿 都 能 准 确 复 现 ， 则 对 齐 有 效 。这 类 绝 对 式 编 码 器 目 前 已 经 被 采 用 EnDAT， BiSS， Hyperface 等 串 行 协 议 ， 以 及 日 系 专 用 串 行 协 议的 新 型 绝 对 式 编 码 器 广 泛