节能伺服电机

永磁同步电机动态响应好，输出转矩大，其性能和效率是异步电机和变频器结合无法超越的。在国外，尤其是日本，同步电机不仅用于全电动注塑机，也广泛应用于普通注塑机。目前，日本石油研究所、大金、德国BUCHER等许多公司都加大了对电液混合动力系统的研发。我国稀土资源丰富，大大降低了电机的生产成本。目前永磁同步电机和异步电机价格非常接近。随着国内塑料市场对产品质量和精度的需求，注塑机的控制精度也得到了相应的提高，同步电机将越来越多地应用于注塑机。

二、同步电机和异步电机

异步电机(感应电机)的工作原理是通过定子的旋转磁场在转子中产生感应电流和电磁转矩，转子不直接产生磁场。所以转子转速必须小于同步转速(没有这个差值，也就是转差率，就没有转子感应电流)，所以称为异步电机。同步电机的转子本身产生一个固定方向的磁场(由永磁体或DC电流产生)，定子的旋转磁场“拖动”转子磁场(转子)旋转，所以转子的转速必须等于同步转速，所以称为同步电机。永磁同步电机的转速n始终恒定在n=60f/p，其中f为设定频率，p为电机极数。

由于不需要从电网吸收无功电流，转子上没有铜损和铁损，同步电机在较宽的负载范围内功率因数可以保持接近1，机器效率比同容量异步电机提高8%左右，功率指标(η xcos φ)提高18%左右。永磁同步电动机的功率密度比同容量的异步电动机高5%左右。

三、节能的比较

1.不同负载下永磁同步电动机和异步电动机运行效率的比较:

从图中可以看出，永磁同步电机的运行效率明显高于异步电机。

2、实际测试

1).测试条件:

测试样品(圆盘形片材)在两台注塑机上用同一模具注塑，原料为普通PP，两台注塑机分别为HTF86X1/J2(采用同步伺服电机和定量齿轮泵)和HTF80/J1(采用异步电机和变量泵)。

2).测试永磁同步伺服电机的功率曲线(见下图)

两台注塑机的测试时间为1小时，注塑周期为19.0s，其中冷却时间为3s，模具支撑停顿时间为2秒。HTF86X1/J2的实际耗电量为2.12度，HTF80/J1的实际耗电量为2.75度。根据计算，HTF86X1/J2比HTF80/J1节电0.63度，可节电约22.9%。

3)节能效果分析:

在同等情况下，用变频器控制同步电机比控制异步电机节电20%以上。变频控制相对于变量泵控制的节能效果主要是由空闲时间与机器运行时间的比值决定的。随着变频控制技术的发展、控制方式的改进和控制精度的提高，其节能性将更加突出。根据以上数据，在闲置时间仅占总周期四分之一的情况下，节能效果非常明显。

第四，电机控制

单纯使用变频器和同步电机无法达到良好的控制效果。因此，海天公司科技部开发了具有闭环控制功能的变频器控制模块，并申请了专利。

图3是这项技术的一般原理。图中的流量信号和压力信号是主控制器给出的输入信号。压力传感器将系统压力的实际值实时反馈给控制算法模块，计算后输出驱动信号给变频器。当压力传感器信号和压力信号通过叠加进行补偿时，它们与流量信号一起被转换成P和Q。在操作中，注塑机的系统压力不高于给定压力，流量不大于给定流量。当压力反馈信号小于给定压力信号时，输出流量等于流量信号的给定流量；当压力反馈信号接近给定压力信号且输出流量小于给定流量时，进行压力闭环控制。

在该算法的控制下，实际压力能够很好地跟随给定压力。同时采用速度和压力同时控制机器的运行过程，使得控制更加全面，大大提高了整机的响应速度和控制精度。