BEMAC UGS-21 是日本BEMAC（蓓玛）公司生产的一款经典永磁式交流测速发电机，属于工业运动控制中的速度反馈传感器。它通过与被测电机轴直连或通过齿轮/联轴器连接，将机械转速精确地转换为与之成线性比例关系的三相交流电压信号，为模拟或数字调速系统提供高可靠性、高线性的速度反馈，是实现精准速度闭环控制的关键元件。
应用场景：
在一家大型造纸厂的庞大纸机传动部，十几台直流电机需要以万分之一的同步精度驱动长达百米的钢制烘缸和压辊。在数字驱动器尚未普及的上世纪八九十年代，确保这套“纸幅列车”平稳运行、不发生张力撕裂的核心，正是安装在每台电机非驱动端的 BEMAC UGS-21 测速发电机。它随着电机主轴一同旋转，源源不断地发出与转速严格成正比的三相交流电压。这个微弱的模拟信号被送至模拟调速板（如欧陆590+上的测速反馈卡），与速度给定信号进行比较，形成闭环控制。即使电网电压波动或负载突然变化，系统也能依靠 UGS-21 提供的真实速度反馈迅速调整，维持纸机各分部间精确的速比关系。二十多年过去，许多早期安装的 UGS-21 仍在潮湿、高温、震动的恶劣环境中稳定运行，成为保障这条生产线持续产出高品质纸张的“幕后功勋传感器”。
核心参数速览：
主要参数 | 数值/说明 |
|---|
产品型号 | UGS-21 |
制造商 | BEMAC Corp. (日本蓓玛) |
产品类别 | 永磁式交流测速发电机 (Tachogenerator) |
输出电压 | 典型值 7V / 1000 rpm (具体取决于型号后缀，如UGS-21-7表示7V/1000rpm) |
输出相数 | 三相交流电压 (U, V, W) |
线性度 | 极高，通常优于 ±0.05% ~ ±0.1% (满量程) |
纹波系数 | 极低，典型值 < 1% (保证速度信号的平滑稳定) |
额定转速 | 通常为 1000 rpm 或 2000 rpm (连续工作)，最高允许转速更高 |
绝缘等级 | Class B 或 Class F (取决于具体型号)，耐热性强 |
保护结构 | 全封闭式，防滴防油 (IP44或更高)，适应恶劣环境 |
安装方式 | 标准法兰安装，后端出线或轴向出线 |
轴连接 | 标准键槽轴或光轴，通过弹性联轴器与主电机轴连接 |
工作温度 | -10°C 至 +100°C (环境温度) |
技术原理与创新价值：
创新点1：基于永磁体的高线性度模拟信号发生
UGS-21 的核心技术在于其精密的永磁体转子和绕制定子。当转子（永磁体）随电机轴旋转时，其恒定磁场切割定子中的三相绕组，根据法拉第电磁感应定律，在每个绕组中产生正弦波交流电动势。BEMAC通过精密的磁路设计、高品质的磁性材料和严格的制造工艺，确保在额定转速范围内，输出电压与转速之间保持近乎完美的线性关系（线性度优于±0.1%）。这种高线性度意味着速度控制的精度直接由传感器本身保证，无需复杂的线性化补偿，简化了系统调试。
创新点2：极低纹波与高信号质量
对于速度闭环，尤其是低速时的稳定性，反馈信号的平滑度至关重要。UGS-21 通过优化的绕组分布和精加工的气隙，将输出电压的纹波（谐波分量）压制到极低水平（通常<1%）。平滑的三相正弦波信号，一方面减少了后续整流滤波电路的负担，另一方面也极大降低了因信号纹波引入到速度环中的噪声和抖动，使得电机即使在极低速运行时也能平稳、无爬行现象，这对于需要精密张力控制或定位的应用（如印刷、卷取）尤为关键。
创新点3：坚固耐用的工业级封装与长寿命设计
作为直接安装在重型电机上的部件，UGS-21 被设计为真正的工业级产品。其全封闭式外壳有效防止了油污、灰尘和潮湿空气的侵入。采用高等级绝缘材料，能够耐受电机运行产生的高温。轴承采用长寿命设计，润滑脂密封良好，确保与主机同寿命周期免维护。这种“安装即忘”的可靠性，使其成为众多OEM电机厂商和系统集成商长期信赖的标准速度反馈方案，在存量市场保有量巨大。
应用案例与行业价值：
案例：港口集装箱桥吊起升与大车行走驱动系统
早期的大型港口集装箱桥吊，其起升机构和大车行走机构多采用大功率直流调速系统。对速度的平稳性和同步性要求极高，以防止吊具摇摆和精确定位。
应用流程：在每台驱动直流电机的尾部，都安装一台 BEMAC UGS-21 测速发电机。它的三相输出信号经过驱动柜内的“三相桥式整流和滤波电路”，转换为平滑的直流电压信号，直接送入模拟调速器（如西门子6RA70的测速反馈口）作为速度实际值。系统根据给定速度与 UGS-21 反馈的实际速度差值，快速调节电机电枢电压，实现精准调速。
带来的改进：相比早期使用测速电桥或仅依赖电机反电动势的方案，UGS-21 提供了独立、客观且高精度的速度测量，不受电机负载、温升导致的磁通变化影响。它使起升机构在空载和满载时都能保持稳定的速度，大车行走时能够实现多电机的负荷均衡和平稳启停。码头设备经理评价：“这些UGS-21测速机是我们老一代桥吊的‘速度灵魂’。它们几乎从不出故障，提供的信号干净稳定，让我们的模拟调速系统至今仍能达到接近现代变频器的控制性能，维护成本却低得多。”
相关产品组合方案：
UGS-21系列变体（如 UGS-21-7, UGS-21-14）：不同输出电压规格的型号（如7V/1000rpm， 14V/1000rpm），需根据后端调速器输入信号范围匹配选择。
UGS-31, UGS-41：BEMAC同系列其他型号，可能在尺寸、功率、最高转速或防护等级上有所不同，适用于不同机座号电机。
测速发电机用弹性联轴器：专用梅花形或膜片式弹性联轴器，用于连接电机轴与 UGS-21 的轴，补偿微小不同心度，保护传感器免受冲击。
三相整流滤波板（测速反馈卡）：许多模拟/数字调速器（如欧陆590+的SC-FB卡，西门子6RA70的CUD1板）内部或外部都配有专用板卡，用于将 UGS-21 的三相交流信号整流滤波为直流信号。
直流测速发电机（如BEMAC UGT系列）：输出直流电压信号，无需整流，但可能存在碳刷磨损问题，适用于对维护不敏感或特定需求场合。
增量式编码器（如欧姆龙E6B2）：数字式速度/位置传感器，是现代变频器和新系统的标准配置，可作为 UGS-21 的数字化升级替代方案，但需驱动器支持。
模拟信号隔离变送器：如果需要将 UGS-21 的整流后信号进行远传或接入PLC模拟量模块，可使用隔离变送器来提升抗干扰能力和安全性。
BEMAC 伺服电机与配套测速机：BEMAC也生产伺服电机，其尾部常集成有类似的测速发电机，构成完整的伺服驱动单元。
安装维护与全周期支持：
UGS-21 的安装关键在于机械连接的对中和电气接线的正确性。必须使用高质量的弹性联轴器进行连接，并仔细校准电机轴与传感器轴的同心度（通常要求<0.1mm），过大的径向或轴向应力会严重损害其轴承寿命和信号质量。三相输出线（通常为U, V, W, GND）应采用屏蔽电缆并可靠接地，远离动力线敷设，以减少干扰。
日常维护主要是定期检查联轴器是否松动、老化，电缆及接头是否完好。UGS-21 本身是无需润滑的免维护设计。最常见的故障模式是轴承长期磨损导致振动增大、信号出现周期性波动，或联轴器损坏导致无法传递转速。当速度环出现异常振荡或偏差时，可通过示波器测量其三相输出波形是否对称、正弦、幅值与转速成比例来进行诊断。
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