旧瓶新酒 – 新型 Fastact G系列伺服电机

作者：Andrew Barrett，工业用伺服电机产品线经理

Fastact G 系列伺服电机是标准定位周期要求在30毫秒以内的高动态伺服应用的首选，这已经成为一个不争的事实。但是穆格仍然不断推陈出新，新的Fastact G 系列 1 型电机就是其中的代表。该款电机的问世，使现有产品中新增添了40 毫米法兰尺寸，而且改进了扩展编码器反馈等选件。

为了更好地响应市场的需要，穆格开发了 G4-1低电压伺服电机，其配备的标准选项包括制动器、编码器/分相器以及多种电机轴选项。新产品不仅功能灵活，亦具有超凡的性能，具体数据请参见表 1 。现在 G-系列产品提供从尺寸1（40毫米法兰尺寸）到尺寸 6 （190毫米法兰尺寸）多种型号，其性能范围如下：

• 连续堵转扭矩范围介于 0.15 [1.3] 至77 [681] Nm [lb.in]；
• 峰值扭矩范围介于 0.5 [4.4] 至 240 [2124] Nm [lb.in] 以及
• 连续功率范围介于 0.13 [0.18] 至 12 [16] kW [hp]。

类别	符号	G4-1			单位
机身长度（单位为毫米）	-	L20	L40	L60	-
连续负载下的标称堵转扭矩	MO	0.15 [1.3]	0.27 [2.4]	0.37 [3.3]	Nm [lb.in]
标称转速	nN	9000	6000	6000	rpm
最大扭矩	Mmax	0.5 [4.4]	1 [8.9]	1.5 [13.3]	Nm [lb.in]
标称转速连续负载下的标称扭矩	MN	0.14 [1.2]	0.2 [2.1]	0.3 [2.7]	Nm [lb.in]
标称转速连续负载下的输出功率	PN	0.13 [0.18]	0.15 [0.20]	0.19 [0.25]	kW [hp]
转子惯量（包括分相器）	J	0.023 [0.2]	0.045 [0.4]	0.068 [0.6]	Kgcm2 [lb-in.sec2 x102]
扭矩系数	kT	0.17 [1.5]	0.34 [3.0]	0.46 [4.1]	Nm/Arms [lb-in/Arms]
热时间常数	tTh	600	650	700	sec
25°C 时的绕线电阻（相-相）	Rtt	23.0	34.8	37.0	Ohm
重量（不含制动器）	m	0.55 [1.2]	0.68 [1.5]	0.82 [1.8]	Kg [lb]

表 1– 标准模型性能参数

备注：

1. 上述电机性能值是在配合使用适当尺寸的穆格伺服驱动器时测得的。
2. 转子惯量：带分相器，无制动闸

性能曲线

扩展反馈选项提供更大的灵活性

随着工业市场对编码器反馈需求的日益增长，穆格现在为高性能 Fastact G 伺服电机提供了多种编码器反馈选项。我们的应用专家则与客户一起找寻最适用于其应用的技术。

选择分相器还是编码器系统

当环境温度高（或非常低）、潮湿、油腻、灰尘多、冲击/振动大或者处于任何其它非正常工业条件下，分相器系统应该是首选。

而当应用的最重要考虑因素是精密定位、平滑扭矩以及速度平稳时，则应选择编码器系统。编码器的所有电路均为内置，最大程度减少了内部连接需要，不过也限制了工作温度。

在确定选用哪种穆格伺服电机，即选用带分相器还是编码器的伺服电机时，需要密切关注表 2 中所示的应用特性。必须权衡所有因素以获得正确设计的设备。

技术参数：编码器与分相器的比较

类别	分相器	编码器
角度测量	绝对式	绝对式/增量式
绝对分辨率	16 位	13 位
增量分辨率	不适用	10,000 线/周
精确度（弧分）	4 至 40	0.25 至 6
电气接口	R/D 转换器	直接
抗噪度	敏感	最佳
输出信号	模拟	模拟/数字
结构材料	坚固	脆弱
重量	重	轻
惯量	高	低
使用寿命	极长	长
冲击/振动	稳定	有限
温度范围	-50 ºC 至 +150 ºC	-20 ºC至 +100 ºC
抗污染性	不受污染	易受污染

表 2：编码器与分相器应用考虑因素比较

编码器的选择

在确定使用哪种编码器时首先要决定是使用绝对编码器还是增量编码器。

增量编码器的输出信号在整个运动行程内不断重复。而且非常重要的一点是其每个机械位置不是唯一定义的。当增量编码器接通使用时，因为其输出信号对于任何一个位置都不是唯一的而使其位置不明。

绝对编码器报告绝对的位置信息。绝对编码器不需进行开机找零操作，即使在关机时轴仍在转动。如果选择了绝对编码器，还要进一步选择是使用单圈（在360度内提供唯一位置信息）还是多圈（超过360度仍然提供唯一位置信号）绝对式编码器。

下表 3 中列出来按照伺服电机前法兰尺寸得出的可供使用的编码器选项尺寸。

类型	制造商	尺寸 1(40 mm)	尺寸 2 + 3 (55 + 70 mm)	尺寸 4(100 mm)	尺寸 5 + 6(140+190 mm)
增量式	STEGMANN	-	CKS 36	CNS 50	CNS 50
单圈绝对式		-	SKS 36	SRS 50	SRS 50
多圈绝对式		-	SKM 36	SRM 50	SRM 50
增量式	HEIDENHAIN	-	ERN 1185	ERN 1387	ERN 1387
单圈绝对式		ECN 1113	ECN 1113	ECN 1113	ECN 1313
多圈绝对式		EQN 1125	EQN 1125	EQN 1325	EQN 1325

表 3. 按照伺服电机法兰尺寸提供的编码器选项尺寸

作者简介

Andrew Barrett 是穆格公司工业伺服电机产品线经理，拥有电气工程学士、控制电子工程硕士以及工商管理硕士学位。他在15年的多家跨国公司工作经历中积累了丰富的工程、营运和产品线管理经验。

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