需要一些提示,為最新的高速主軸應用選擇最佳的高速電機和驅動器組合?繼續閱讀,找出為什么這個經常被誤解的過程比你想象的要簡單得多。
您幾乎肯定會注意到,現代機床上越來越多的高速電主軸采用永磁同步電機制造。為什么這樣?嗯,很簡單,它們不僅有助于減少機器占地面積,還可以提高表面光潔度的準確性和質量。
首先,必須以連續模式研究應用,設計工程師必須定義所需的最大速度,以及應用于低速深切粗加工或大直徑加工應用的最大連續扭矩。
然而,如果在這個早期階段計算功率(扭矩x速度),結果通常會非常大,以至于它將超過所需要的 - 驅動器將超大,當然遠比它需要的更昂貴。因此,必須定義主軸所需的最大連續功率,以弱磁模式運行以限制驅動器尺寸
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通過明確定義的數據,電機選擇變得簡單,并且應符合以下屬性:
電機必須具有強大的合適構造標準,以承受磁鐵和轉子上的離心力所產生的應力(達到其轉速極限)。派克HKW和MGV電機上的轉子利用嵌入式磁鐵確保它們能夠處理離心力。
所選電機必須能夠在低速時提供最大扭矩。
它必須具有能夠提供必要功率的繞組配置。
最后,它必須能夠在弱磁模式下運行,這是具有永磁體的同步電機的一個非常罕見的屬性。實現這一目標將確保您在低速時實現高扭矩,在恒定功率下實現非常高的最大速度。
提示:對于高速應用的驅動器,請務必檢查它是否具有弱磁模式,如ParkerHKW和MGV高速伺服電機。
弱磁模式根據功率要求管理電動機的電流和反電動勢(BEMF)之間的相位超前。
選擇為電機提供足夠額定電流(Io)的驅動器尺寸,以產生所需的最大扭矩。要計算此電流,請將所需轉矩除以電機的轉矩常數(Kt)。這以Nm / Arms表示。
請注意,隨著尺寸的增加,輸出頻率有一個令人討厭的減少習慣。因此,您應該仔細檢查驅動器提供足夠頻率的能力。在這里,您應該計算電機要求達到最大速度的最小頻率。
結果必須小于或等于驅動器的最大輸出頻率。這不應與對應于開關頻率的驅動器的PWM頻率相混淆。
下一步僅適用于帶磁鐵的同步電動機,主要是因為它們有可能達到高壓。在高速運行期間,電機的BEMF必須低于變頻器電源總線的最大直流電壓。對于400 VAC電源,典型的電源總線值為540 VDC。作為一般指導,避免超過800 VDC。以最大速度檢查電機BEMF的電壓值。此限制由另一個以Vrms / 1000rpm表示的電機常數Ke給出:
結果最好繪制在矢量圖中,顯示軸模式,低于驅動器最大電壓的弱磁模式,以及超出驅動器最大電壓的弱磁模式。
后者將顯示BEMF是否因超高速度而超過驅動限制。在這種情況下,必須添加保護模塊。這是因為,在發生事故或電源故障的情況下,電動機可以成為發電機(由負載慣性驅動)。這里,BEMF位于驅動器的端子上,并且在極速時,電機和驅動器將因過電壓而損壞。保護模塊將使電動機短路或相應地夾住電動機電壓。當然,保護模塊和驅動器必須能夠承受電動機電流的短路以確保完整性。電機,驅動器和保護模塊具有最大電壓限制(約2000V)。
以下圖表將指導您完成整個過程: