电机调速与伺服驱动技术在压力机行业中的应用

　　3.2 开关磁阻调速的特点及其与其他几种调速系统的比较

　　3.2.1调速系统的特点

　　归纳起来，开关磁阻调速电动机具有以下几方面特点阴:①电机结构简单、结实、价格低，可用干超速运行及适应恶劣的环境;②转矩力一向与绕组内电流方向无关，功率变换电路可得以简化且不会出现直通故障，可靠性大为提高;③启动转矩大、启动电流小，在额定电流之下即可使启动转矩比额定转矩大2-3倍，特别适合于频繁启停、频繁正反转的场所;④调速范围宽、调速性能好，易于实现各种特殊要求的转矩一速度特性;(5)效率高，特别是在宽广的调速范围内及负载大幅度变化时，依然保持高效率;⑥能实现四相限运行，具有较强的再生制动能力;⑦转子上既无绕组又无永磁体，能承受高温，转动惯量小。

　　3.2.2与直流调速系统的比较

　　20世纪70年代直流电动机已经具备了调速性能好、调速控制电路简单、可靠的优势，并且占据了调速传动领域的主导地位。然而随着生产技术的不断发展，直流调速系统的薄弱环节也就逐渐成为发展提高的障碍。主要问题在于直流电动机所固有的电刷、换向器结构上，电刷与换向器的接触不良问题，特别容易产生电火花，电刷的磨损需经常维护保养;直流电动机的体积笨重，价格昂贵也都制约了它在高速、大容量、高精度系统及多尘、潮湿、易燃易爆环境下的使用。SRD调速系统属无刷无级、调速性能优异的调速系统，可在恶劣环境卜免维护运行。

　　3.2.3与交流变频调速系统的比较

　　20世纪80年代交流感应电动机变频调速系统由丁结构简单、体积小与调速方便受到了人们的追捧。在现实使用中，人们对它们的表现依然感到不满意。主要因为交流感应电动机变频调速系统在额定转速、额定负载下运行时效率和功率因素较高，而一旦低速运行或负载变化时，其效率和功率因素将急剧下降，电机与变频器发热严重。当外部环境温度、湿度较高时，往往造成过热保护动作，只有等待温度降下来之后，才能重新启动该机使其正常运行另外，变频器不可能根本解决感应电动机启动电流大的毛病，变频调速系统工作时还不可避免地存在电磁谐波对电路系统的+扰。开关磁阻电机调速系统由于在全调速范围内均具有高效率，不存在低速运行及负载变化时电机、控制器严重发热问题。SRD启动电流小、启动转矩大的优点更能适应频繁启停、频繁正反转的压力机械的需求。SRD的电磁谐波干扰也比变频调速系统小得多

　　3.2.4与直流无刷电机调速系统的比较

　　直流无刷电机调速系统也是现代交流调速系统的杰出代表之一。它的最大特点是用恒磁体做电机的转子，定子绕组则山一组电子开关有选择地通电。其转矩产生的原理类似于直流电动机，但省掉了电刷、换向器，实现了“无刷”。随着国内电力电子控制技术水平、恒磁材料加工水平的提高及电机制造手段、工_艺的进步，直流无刷电动机调速系统的研究开发、产业化进展迅速，产品逐步得到r用户的一认可。但遗憾的是直流无刷电机运行时，转子中的}h磁体会长期处于交变磁场之中，磁性逐渐出现衰退是不可避免的。这样，最终将会导致这种电机的有效出力和效率不断下降。在这方面却又恰恰是开关磁阻电机调速系统强项，由于其转子并没有使用恒磁材料，因此，也就从根本上杜绝了上述现象。

　　3.3 开关磁阻电机在压力机中的应用

　　近年来，国内一些高校和企业开始就开关磁阻电机在压力机行业的应用展开研究与推广工作，利用开关磁阻调速系统取代现有的压力机驱动系统，针对不同的机型，对一设备的结构进行了改进，开发出了一系列开关磁阻数控压力机，主要包括螺旋压力机、伺服压力机、调速压力机、热模锻压力机等。开关磁阻数控压力机已在国内多家单位投人试适行，取得了如下喜人的研究成果:

　　(1)滑块运动实现数贪化控制。滑块运动曲线可根据工艺要求进行数字设置，可以设计特殊的工作特性曲线，进行高难度、高精度加工，能够实现低速锻冲急回的变速功能。

　　(2)生产率提高。可以根据工况和自动化连线的需要，在较大范围内数字没定滑块行程次数，其宽范围调速功能，可以提高生产率。

　　(3)设备柔性、通用性提高。现有压力机根据工艺不同而种类繁多，开关磁阻数控压力机可依工艺调节，而满足不同工艺的需求，使同一台压力机工作在不同工况，如同一台螺旋压力机可以工作在制坯、预锻、终锻等不同工艺状态，也可实现多膛模锻。

　　(4)制件精度高、模具寿命长。因工作能量和速度可准确数控，使制件精度和模具寿命显著提高

　　(5)结构简化。摩擦压力机可去掉双摩擦盘，离合器式螺旋压力机可去掉离合器及其提升机构，伺服压力机没有了大皮带轮、离合器等。

　　(6)节能。压力机多在额定状态点以下工作，开关磁阻电机比其他电机耗能低，在低速运行时，节能更加明显。31 SOkN开关磁阻数控调速压力机驱动电机30kW，一般冲片每小时耗电S度左右。数控螺旋压力机、数控伺服压力机没有离合器结合能耗，滑块停止后，电机停转，也没有了电机、皮带轮空转，能耗显著降低。目前应用中的开关磁阻数控螺旋压力机比摩擦螺旋压力机节能50%以上。

　　(7)工作可靠性高。与其他电机系统相比，开关磁阻电机转子即无绕组也无永磁体，机械强度高。电机在三相输入电源缺相或者欠功率运行或者闷车的情况下，不会烧毁电机和控制器。功率器件不会发生因控制错误导致短路而烧毁的现象，并且温升低。

4 结论

　　伺服压力机可大大提高设备的自动化、智能化水平，改善压力机的工作特险，是新一代成形设备的发展方向。目前，国内受高容量、大扭矩、低转速交流伺服驱动技术的制约，限制了该技术在压力机.上的推广应用。鉴于开关磁阻电动机的明显优点一将汗关磁阻电机应用于机械压力机领域，研制开发开关磁阻电机直接驱动伺服压力机，对现阶段我国压力机行业技术水平的提升是极其必要的。