伺服电机的制动方式与原理

寂静回声

问

答
用户往往对电磁制动，再生制动，动态制动的作用混淆，选择了错误的配件。
　　动态制动器由动态制动电阻组成，在故障，急停，电源断电时通过能耗制动缩短伺服电机的机械进给距离。
　　再生制动是指伺服电机在减速或停车时将制动产生的能量通过逆变回路反馈到直流母线。经阻容回路吸收。
　　电磁制动是通过机械装置锁住电机的轴。

三者的区别
　　（1）再生制动必须在伺服器正常工作时才起作用，在故障，急停，电源断电时等情况下无法制动电机。动态制动器和电磁制动工作时不需电源。
　　（2）再生制动的工作是系统自动进行，而动态制动器和电磁制动的工作需外部继电器控制。　　
       （3）电磁制动一般在SV OFF后启动，否则可能造成放大器过载。动态制动器一般在SV OFF或主回路断电后启动，否则可能造成动态制动电阻过热。
　　选择配件的注意事项
　　（1）有些系统如传送装置，升降装置等要求伺服电机能尽快停车，而在故障，急停，电源断电时伺服器没有再生制动无法对电机减速。同时系统的机械惯量又较大，这时需选用动态制动器动态制动器的选择要依据负载的轻重，电机的工作速度等。
　　（2）有些系统要维持机械装置的静止位置需电机提供较大的输出转矩且停止的时间较长，如果使用伺服的自锁功能往往会造成电机过热或放大器过载。这种情况就要选择带电磁制动的电机。
　　（3）三菱的伺服器都有内置的再生制动单元，但当再生制动较频繁时可能引起直流母线电压过高，这时需另配再生制动电阻，再生制动电阻是否需要另配，配多大的再生制动电阻可参照样本的使用说明。需要注意的是样本列表上的制动次数是电机在空载时的数据。实际选型中要先根据系统的负载惯量和样本上的电机惯量，算出惯量比。再以样本列表上的制动次数除以（惯量比+1）。这样得到的数据才是允许的制动次数。

伺服的动态制动、外加泄放电阻的再生制动、外加抱闸的机械制动这些概念、用途、亦即实现方法是各自不同的。
动态制动的目的是迅速释放轴的动能，令轴运动尽快停止，伺服内部有消耗制动能量的电阻，小功率伺服也有简单利用绕组电阻的；
再生制动的目的是泄放伺服反充到直流母线的发电能量，令直流母线处于安全电压范围，需使用伺服内置或外置的功率泄放电阻；
抱闸机械制动的目的在于仿制垂直轴掉电坠落，或者下电后轴位置保持，除非紧停，一般不用作刹车。

电磁刹车是一种外加装置，类似于离合器，在伺服中起到停机后的力矩保持作用，俗称“抱轴”，一般不主张用于制动过程。

动态制动是某些伺服厂家设计的一种紧急情况下快速停车的伺服内部的功能性电路，比如三菱的J2，是通过切断主回路后，以一对继电器触点，将UVW三相绕组中的两相直接短接，以绕组内阻直接消耗电机的反电势发电能量，优点是可以实现快速制动，缺点是电流和力矩冲击很大，而且不受控，另外由于只有两相参与动态制动，所以从原理上讲，制动过程不平顺。Fanuc的αi数控专用伺服的动态制动电路，则引入了3只低阻值功率电阻和2对继电器触点，因而相对而言，可以提供更加平顺，冲击稍弱的动态制动。动态制动后的位置是无法控制的。总之，电磁刹车勿用于制动，动态刹车多用于紧停。