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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( 二 )



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 3 ：传统的 4 轴运动控制设计 ， 具有独立的电机和驱动组件 。
更小的控制面板
相同的 4 轴运动控制解决方案 ， 但是用集成式电机取代单独的伺服电机和驱动组件（如图 4 所示）后 ， 对组件、布线和控制面板的空间需求都减少了 。 控制面板内部仅安装了直流电源和 PLC ， 从而减小了尺寸 。 在控制面板和轴之间不需要电机电源或反馈电缆 。 开关 / 传感器连接到集成电机 ， 从而减少了返回控制面板的电缆数量 。

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 4 ：等效的 4 轴系统具有集成的电机 ， 而不是单独的电机和驱动器
仅需的电缆是从控制面板到轴的一根直流电源电缆和一根网络电缆 。 集成电机上的双端口通信连接可以使用菊花链网络连接 。 此外 ， 由于不需要使用单独的伺服驱动器 ， 因此控制面板的尺寸减小了 50％ 。
简化产品选择
集成电机还简化了产品规格匹配和选择 。 在选择单独的电机和驱动器组件时 ， 用户会遇到以下问题 ：
? 哪种驱动器最适合该电机？
? 必须使用哪些电缆连接电机和驱动器？
? 驱动器是否支持我的编码器类型？
集成式电机消除了这些以及其它类似的问题 ， 因为驱动器已经针对电机优化了规格和配置 ， 而且驱动器和电机之间也不需要电缆连接 。 尽管这些细节看似琐碎 ， 但它们对用户有切实的影响 ， 可以简化产品选择的过程 。 在大多数情况下 ， 集成电机和驱动器比使用单独的电机和驱动器便宜 。
使用同等功率的集成式电机时 ， 扭矩和速度与单独的电机和驱动组件基本相同 。 图 5 比较了集成和非集成电机和驱动器的转矩 -速度曲线 。 在大多数应用中 ， 两者的差异都几乎可以忽略不计 。

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 5 ：200W 伺服电机和驱动器与 200W 集成伺服电机的转矩速度比较 。 两者之间的峰值转矩、连续转矩和额定速度的差异几乎可以忽略不计 。
集成电机的限制
集成式电机的好处是实实在在的 ， 但并不是对每种应用都是最佳选择 。 目前可用的集成式电机可以使用现成的工业电源 。 在伺服系统中 ， 其连续功率最高可达 600W ， 步进电机等级最高可达NEMA 34 。
连续提供超过 600W（最高6kW）功率的集成式电机 ， 需要直接为集成电机提供交流电压 ， 或者需要配置以安全方式生产高直流电压的直流电源系统 。
集成式电机中增加了转换组件 ， 使封装的整体尺寸大得多 ， 可能在一定程度上抵消了所节省的空间 。 复杂的高压直流电源系统 ， 也会增加成本 ， 使产品选择不再简便 。 由于这些原因 ， 机器制造商在低于 600W 的应用中采用集成式电机通常受益最大 ， 在此类应用中最常采用的是现成的工业电源（一般为 48V 直流电压）来为集成式电机供电 。 对于要求连续运行功率超过 600W 的应用 ， 在大多数情况下 ， 使用单独的电机和驱动器组件仍然是最佳选择 。
选择集成电机时 ， 要根据不同应用的需求权衡其优势和不足 。 是否能够节省空间和成本 ， 简化产品选择和实现应用中的便利性 ， 是在用集成式电机替换标准电机时需要仔细考虑的问题 。
关键概念：
■ 集成电机可以为制造商降低成本 ， 节省空间 。
■ 增加的空间有助于机器制造商可以改善设计 。
■ 当使用同等的集成电机时 ， 转矩和速度与单独的电机和驱动器组件几乎相同 。
思考一下：
您将从集成电机设计中受益吗？


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