あサーボモーター主に電気入力を機械的加速度に変換するために使用されるロータリーアクチュエータのように機能します。このモーターは、モーターの速度と最終的な位置を制御するために位置フィードバックが利用される場所では、サーボ機構に基づいて動作します。サーボモーターは、適用された入力に基づいて回転し、特定の角度を取得します。サーボモーターは小型ですが、エネルギー効率が非常に優れています。これらのモーターは、AC サーボモーターと DC サーボモーターのような 2 つのタイプに分類されますが、これら 2 つのモーターの主な違いは、使用される動力源です。のパフォーマンス DCサーボモーター主に電圧のみに依存しますが、ACサーボモーターは電圧と周波数の両方に依存します。この記事では、サーボモーターの種類の 1 つについて説明します。 ACサーボモーター – アプリケーションの操作。

ACサーボモータとは

AC電気入力を正確な角速度形式で使用して機械的出力を生成するタイプのサーボモータは、ACサーボモータと呼ばれます。このサーボモーターから得られる出力は、主にワットから数百ワットの範囲です。 AC サーボモーターの動作周波数は 50 ～ 400 Hz の範囲です。 ACサーボモータの回路図を以下に示します。

ACサーボモーター

ACサーボモーターの主な特徴は主に次のとおりです。これらはより軽量なデバイスであり、動作中の安定性と信頼性を提供し、動作中にノイズが発生せず、線形のトルク速度特性を提供し、スリップリングとブラシが存在しない場合のメンテナンスコストを削減します。

詳細については、このリンクを参照してください。 ACサーボモーターの種類

ACサーボモーターの構造

一般的にACサーボモータは二相誘導モータです。このモーターは、ステーターとローター通常の誘導電動機のように。一般に、このサーボモータの固定子は積層構造になっています。この固定子には、空間に 90 度離して配置された 2 つの巻線が含まれています。この位相変化により、回転磁界が発生します。

ACサーボモーターの構造

最初の巻線は主巻線として知られているか、固定相または基準巻線としても知られています。ここでは、主巻線は定電圧供給源から起動されますが、制御巻線または制御相などの他の巻線は可変制御電圧によって起動されます。この制御電圧はサーボアンプから供給されるだけです。

一般的に、ローターはリスケージタイプとドラグカップタイプの2種類が用意されています。このモーターで使用されるローターは、スロットに固定され、エンドリングを介して短絡されたアルミニウムバーを含む通常のかご型ローターです。結合磁束を最大にするために、エアギャップは最小限に保たれます。ドラグカップのような他のタイプのローターは、主に回転システムの慣性が低くなる場所で使用されます。したがって、これは消費電力の削減に役立ちます。

ACサーボモータの動作原理

ACサーボモーターの動作原理は次のとおりです。まず、一定の AC 電圧がサーボモーターのスターターの主巻線に与えられ、別のステーター端子が制御巻線全体で制御トランスに単純に接続されます。印加された基準電圧により、同期発電機のシャフトは特定の速度で回転し、特定の角度位置を取得します。

ACサーボモーター回路

さらに、制御変圧器のシャフトには、シンクロ発電機のシャフトの角度ポイントと比較される特定の角度位置があります。したがって、2 つの角度位置の比較によってエラー信号が得られます。より具体的には、エラー信号を生成する等価シャフト位置の電圧レベルが評価される。したがって、このエラー信号は、制御トランスの現在の電圧レベルと通信します。その後、この信号がサーボアンプに与えられ、不均一な制御電圧が生成されます。

“リレー付き遅延タイマー回路 ”

この印加電圧により、ローターは再び特定の速度に達し、回転を開始し、エラー信号値がゼロになるまで維持され、AC サーボモーター内のモーターの好ましい位置に到達します。

ACサーボモータの伝達関数

AC サーボモーターの伝達関数は、入力変数の L.T (ラプラス変換) に対する出力変数の L.T (ラプラス変換) の比率として定義できます。つまり、システムの o/p を i/p に伝える微分方程式を表す数学モデルです。

T.F。任意のシステムの (伝達関数) がわかっていれば、さまざまなタイプの入力に対して出力応答を計算して、システムの性質を認識することができます。同様に、伝達関数 (T.F) がわからない場合は、既知の入力をデバイスに適用し、システムの出力を調べるだけで、実験的に見つけることができます。

AC サーボモーターは 2 相誘導モーターです。つまり、制御巻線 (主界磁巻線) と基準巻線 (励磁巻線) のような 2 つの巻線があります。

伝達関数用ACサーボモータ

したがって、AC サーボモーターの伝達関数、つまり θ(s)/ec(s) を求める必要があります。ここで、「θ(s)/」はシステムの出力であり、ex(s) はシステムの入力です。

モーターの伝達関数を見つけるには、モーターによって発生するトルク「Tm」と負荷によって発生するトルク「Tl」を見つける必要があります。平衡条件を次のように等分すると

Tm = Tl とすると、伝達関数が得られます。

Tm = モーターによって生成されるトルクとします。
Tl = 負荷または負荷トルクによって発生するトルク。
「θ」 = 角変位。
'ω' = d θ/dt = 角速度。
「J」 = 負荷の慣性モーメント。
「B」は負荷のダッシュポットです。

ここで考慮すべき 2 つの定数は、K1 と K2 です。

“ラムダセンサーはどのように機能しますか ”

「K1」は、制御相電圧対トルク特性の勾配です。
「K2」は速度トルク特性の傾きです。

ここで、モーターが発生するトルクは単純に次のように表されます。

Tm = K1ec- K2 dθ/dt —–(1)

負荷トルク (TL) は、トルクバランス方程式を考慮することによってモデル化できます。

加えられたトルク = J、B による反対のトルク

Tl = TJ + TB = J d^2θ/dt^2 + B dθ/dt^2 + B —–(2)

平衡条件 Tm = Tl であることがわかっています。

K1ec- K2 dθ/dt = J d^2θ/dt^2 + B dθ/dt^2 + B

上式にラプラス変換式を適用

K1Ec(s) – K2 S θ(S) = J S^2θ (S) + B S θ(S)

K1Ec(s) = JS^2θ (S) + BSθ(S) + K2S θ(S)
K1Ec(s) = θ (S)[J S^2 + BS + K2S]

T.F = θ (S)Ec(s) = K1/ J S^2 + BS + K2S

= K1/S [B + JS + K2]

= K1/S [B + K2 + JS]

= K1/S (B + K2) [1 + (J/ B + K2) *S]

T.F = θ (S)Ec(s) = K1/(B + K2) / S[1 + (J/ B + K2) *S]

T.F = Km / S[1 + (J/ B + K2) *S] => Km / S(1 + STm)] = θ (S)Ec(s)

T.F = Km / S(1 + STm)] = θ (S)Ec(s)

ここで、Km = K1/ B + K2 = モーターゲイン定数。

Tm = J/ B + K2 = モーターの時定数。

ACサーボモータの速度制御方法

一般的に、サーボモーター位置制御、トルク制御、速度制御の3つの制御方式があります。

位置制御方式は、外部入力周波数信号全体の回転速度の大きさを決定するために使用されます。回転角度は番号によって決まります。パルスの。サーボモータの位置と速度を通信で直接指定できます。メソッドの位置は、位置と速度を非常に厳密に制御できるため、通常は位置決めアプリケーション内で使用されます。

トルク制御方式では、サーボモータの出力トルクをアドレスのアナログ入力で設定します。リアルタイムにアナログを変えるだけでトルクを変えることができます。また、通信により相対アドレスの値を変更することもできます。

速度制御モードでは、アナログ入力とパルスでモーターの速度を制御できます。精度要件があり、トルクがそれほど気にならない場合は、速度モードの方が適しています。

ACサーボモータの特徴

ACサーボモータのトルク速度特性を以下に示します。次の特性では、トルクは速度とともに変化していますが、主にリアクタンス (X) と抵抗 (R)。この比率の低い値は、モーターの抵抗が高く、リアクタンスが低いことを意味します。このような場合、モーターの特性は、リアクタンス (X) と抵抗 (R) の高い比率の値よりも線形になります。