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控制工程中文版■集成式电机 ：更少的组件和更大的灵活性



控制工程中文版■集成式电机 ：更少的组件和更大的灵活性
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【控制工程中文版■集成式电机 ：更少的组件和更大的灵活性】

作者 | Eric Rice
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与单独的电机和驱动器设计相比 ， 集成电机通过减少系统组件和简化布线 ， 实现了空间和成本的节省 。
”
许多工业应用在其制造、生产或机器人系统中 ， 都依赖基于伺服或步进电机的运动控制器 。 传统上 ， 它们由电机、驱动器和连接它们所需的电缆组成 。 为了满足不断减少自动化系统尺寸的需求 ， 机器制造商通常会花费大量时间安装电机和驱动器 ， 并在配置中布线以减小所需的空间 。
与单独的电机和驱动器组件相比 ， 集成式电机通过将伺服或步进电机与板载驱动器和控制器相结合 ， 可以节省大量空间 。 集成电机的设计 ， 旨在减少系统中的组件数量、简化布线 ， 相较于传统设计 ， 可以降低成本 。 通过改用集成电机 ， 机器制造商可以释放宝贵的空间 ， 以更好地容纳其它关键组件 ， 例如传感器、物料传输机构和操作员界面等 ， 同时减少机器的总体占地面积 。 图1显示了集成电机如何为运动控制应用提供更整洁的设计 。

控制工程中文版■集成式电机 ：更少的组件和更大的灵活性
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▎图 1 ：左边是200W的伺服电机和伺服驱动器 ， 带有连接电机和驱动器所需的电源和反馈电缆 。 右边是一个200W的集成伺服电机 ， 它整合了电机和驱动组件 ， 并提供相同的速度和转矩性能 。 在机器设计中使用集成电机可降低复杂性并节省空间 。
集成式步进电机（参见图2）将驱动电子设备安装在电机的背面 ， 靠近反馈设备或沿着电机的一侧 。 电源、通信和输入 / 输出（I/O）等电气连接 ， 也位于电机的背面或侧面附近 ， 通常在某个表面组合在一起 。 无需其它外部电子组件即可驱动或控制电机 。

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▎图 2 ：将电机和驱动组件组合在一起的集成式步进电机的分解图 。
集成式伺服电机的结构与之类似 ， 伺服驱动器安装在电机的后部 ， 所有电子连接都组合在一起以便于操作 。 磁编码器可以为伺服控制提供高分辨率的反馈信息 。 磁编码器具有高分辨率、体积小而坚固的特性 。
集成式电机的优势
一般来说 ， 集成式电机具有以下 4 个优点 ：
1 更少的组件和简化 的接线
驱动和控制用电子设备与电机安装在同一外壳中 ， 因此集成电机不需要额外的电子设备用于控制 。 用于电源、通信和 I/O 的连接器易于访问 。 机器制造商可以将命令信号从中央处理器发送到集成电机 。 许多集成电机包括对工业网络协议（包括 EtherNet/IP ， Modbus 和 CANopen）以及诸如离散 I/O 接口等控制模式的板载支持 。
2 更小的控制面板
通过消除单独的驱动器组件 ， 大大减少了容纳它们的控制面板的尺寸和数量 。 在某些情况下 ， 系统根本不需要控制面板 。
3 简化产品选择
将电机和驱动器集成到一个单元中 ， 有助于消除有关驱动器 / 电机兼容性、电缆长度和其它系统选择问题 。
4 节省成本
由于简化了组件的选择和安装 ， 可以节省时间成本 ；由于减少了系统组件的数量 ， 可以节省材料清单费用 。
接线更简单
在例如 ， 在传统的 4 轴运动控制设计中 ， 使用了独立的电机和驱动组件（如图 3 所示） 。 安装在控制面板内的 4 个伺服驱动器 ， 以及直流电源和可编程逻辑控制器（PLC） ， 必须连接到安装在机器周围的 4 个伺服电机 。 每个轴上的就地开关 / 传感器需要额外的电缆才能连接回伺服驱动器 ， 总计需要 12 根电缆实现从控制面板到机器的连接 。 切换到集成式电机的运动控控制系统后 ， 控制面板和轴之间的电缆减少到 5 根 。


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