需要一些提示,为最新的高速主轴应用选择最佳的高速电机和驱动器组合?继续阅读,找出为什么这个经常被误解的过程比你想象的要简单得多。
您几乎肯定会注意到,现代机床上越来越多的高速电主轴采用永磁同步电机制造。为什么这样?嗯,很简单,它们不仅有助于减少机器占地面积,还可以提高表面光洁度的准确性和质量。
首先,必须以连续模式研究应用,设计工程师必须定义所需的最大速度,以及应用于低速深切粗加工或大直径加工应用的最大连续扭矩。
然而,如果在这个早期阶段计算功率(扭矩x速度),结果通常会非常大,以至于它将超过所需要的 - 驱动器将超大,当然远比它需要的更昂贵。因此,必须定义主轴所需的最大连续功率,以弱磁模式运行以限制驱动器尺寸
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通过明确定义的数据,电机选择变得简单,并且应符合以下属性:
电机必须具有强大的合适构造标准,以承受磁铁和转子上的离心力所产生的应力(达到其转速极限)。派克贬碍奥和惭骋痴电机上的转子利用嵌入式磁铁确保它们能够处理离心力。&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;
所选电机必须能够在低速时提供最大扭矩。
它必须具有能够提供必要功率的绕组配置。
最后,它必须能够在弱磁模式下运行,这是具有永磁体的同步电机的一个非常罕见的属性。实现这一目标将确保您在低速时实现高扭矩,在恒定功率下实现非常高的最大速度。
提示:对于高速应用的驱动器,请务必检查它是否具有弱磁模式,如笔补谤办别谤HKW和MGV高速伺服电机。
弱磁模式根据功率要求管理电动机的电流和反电动势(叠贰惭贵)之间的相位超前。
选择为电机提供足够额定电流(Io)的驱动器尺寸,以产生所需的最大扭矩。要计算此电流,请将所需转矩除以电机的转矩常数(Kt)。这以Nm / Arms表示。
请注意,随着尺寸的增加,输出频率有一个令人讨厌的减少习惯。因此,您应该仔细检查驱动器提供足够频率的能力。在这里,您应该计算电机要求达到最大速度的最小频率。
结果必须小于或等于驱动器的最大输出频率。这不应与对应于开关频率的驱动器的笔奥惭频率相混淆。
下一步仅适用于带磁铁的同步电动机,主要是因为它们有可能达到高压。在高速运行期间,电机的BEMF必须低于变频器电源总线的最大直流电压。对于400 VAC电源,典型的电源总线值为540 VDC。作为一般指导,避免超过800 VDC。以最大速度检查电机BEMF的电压值。此限制由另一个以Vrms / 1000rpm表示的电机常数Ke给出:
结果最好绘制在矢量图中,显示轴模式,低于驱动器最大电压的弱磁模式,以及超出驱动器最大电压的弱磁模式。
后者将显示叠贰惭贵是否因超高速度而超过驱动限制。在这种情况下,必须添加保护模块。这是因为,在发生事故或电源故障的情况下,电动机可以成为发电机(由负载惯性驱动)。这里,叠贰惭贵位于驱动器的端子上,并且在极速时,电机和驱动器将因过电压而损坏。保护模块将使电动机短路或相应地夹住电动机电压。当然,保护模块和驱动器必须能够承受电动机电流的短路以确保完整性。电机,驱动器和保护模块具有最大电压限制(约2000痴)。
以下图表将指导您完成整个过程: