交流伺服電動機原理？
伺服電機內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動器控制的U/V/W三相電形成電磁場，轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動，同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅(qū)動器，驅(qū)動器根據(jù)反饋值與目標值進行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度。伺服電機的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。
伺服電動機在伺服系統(tǒng)中控制機械元件運轉(zhuǎn)的發(fā)動機.是一種補助馬達間接變速裝置。又稱執(zhí)行電動機，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機兩大類，其主要特點是，當(dāng)信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降，
作用：伺服電機,可使控制速度,位置精度非常準確。
直流伺服電機分為有刷和無刷電機。
有刷電機成本低，結(jié)構(gòu)簡單，啟動轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬，控制容易，需要維護，但維護方便（換碳刷），產(chǎn)生電磁干擾，對環(huán)境有要求。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場合。
無刷電機體積小，重量輕，出力大，響應(yīng)快，速度高，慣量小，轉(zhuǎn)動平滑，力矩穩(wěn)定?？刂茝?fù)雜，容易實現(xiàn)智能化，其電子換相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相。電機免維護，效率很高，運行溫度低，電磁輻射很小，長壽命，可用于各種環(huán)境。
交流伺服電機也是無刷電機，分為同步和異步電機，目前運動控制中一般都用同步電機，它的功率范圍大，可以做到很大的功率。大慣量，最高轉(zhuǎn)動速度低，且隨著功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩(wěn)運行的應(yīng)用。
伺服電動機基本知識講解
伺服電動機
伺服電動機又叫執(zhí)行電動機，或叫控制電動機。在自動控制系統(tǒng)中，伺服電動機是一個執(zhí)行元件，它的作用是把信號（控制電壓或相位）變換成機械位移，也就是把接收到的電信號變?yōu)殡姍C的一定轉(zhuǎn)速或角位移。其容量一般在0.1-100W,常用的是30W以下。伺服電動機有直流和交流之分。
一、交流伺服電動機
交流伺服電動機定子的構(gòu)造基本上與電容分相式單相異步電動機相似，如圖1所示。其定子上裝有兩個位置互差90°的繞組，一個是勵磁繞組Rf，它始終接在交流電壓Uf上；另一個是控制繞組L，聯(lián)接控制信號電壓Uc。所以交流伺服電動機又稱兩個伺服電動機。
交流伺服電動機的轉(zhuǎn)子通常做成鼠籠式，但為了使伺服電動機具有較寬的調(diào)速范圍、線性的機械特性，無“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象和快速響應(yīng)的性能，它與普通電動機相比，應(yīng)具有轉(zhuǎn)子電阻大和轉(zhuǎn)動慣量小這兩個特點。目前應(yīng)用較多的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有兩種形式：一種是采用高電阻率的導(dǎo)電材料做成的高電阻率導(dǎo)條的鼠籠轉(zhuǎn)子，為了減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，轉(zhuǎn)子做得細長；另一種是采用鋁合金制成的空心杯形轉(zhuǎn)子，杯壁很薄，僅0.2-0.3mm，為了減小磁路的磁阻，要在空心杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)放置固定的內(nèi)定子，如圖2所示。空心杯形轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量很小，反應(yīng)迅速，而且運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，因此被廣泛采用。
圖2 空心杯形轉(zhuǎn)子伺服電動機結(jié)構(gòu)
交流伺服電動機在沒有控制電壓時，定子內(nèi)只有勵磁繞組產(chǎn)生的脈動磁場，轉(zhuǎn)子靜止不動。當(dāng)有控制電壓時，定子內(nèi)便產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)，在負載恒定的情況下，電動機的轉(zhuǎn)速隨控制電壓的大小而變化，當(dāng)控制電壓的相位相反時，伺服電動機將反轉(zhuǎn)。
交流伺服電動機的工作原理與分相式單相異步電動機雖然相似，但前者的轉(zhuǎn)子電阻比后者大得多，所以伺服電動機與單機異步電動機相比，有三個顯著特點：
1、起動轉(zhuǎn)矩大
由于轉(zhuǎn)子電阻大，其轉(zhuǎn)矩特性曲線如圖3中曲線1所示，與普通異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性曲線2相比，有明顯的區(qū)別。它可使臨界轉(zhuǎn)差率S0＞1，這樣不僅使轉(zhuǎn)矩特性（機械特性）更接近于線性，而且具有較大的起動轉(zhuǎn)矩。因此，當(dāng)定子一有控制電壓，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動，即具有起動快、靈敏度高的特點。
圖3 伺服電動機的轉(zhuǎn)矩特性
2、運行范圍較寬
如圖3所示，較差率S在0到1的范圍內(nèi)伺服電動機都能穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。
3、無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象
正常運轉(zhuǎn)的伺服電動機，只要失去控制電壓，電機立即停止運轉(zhuǎn)。當(dāng)伺服電動機失去控制電壓后，它處于單相運行狀態(tài)，由于轉(zhuǎn)子電阻大，定子中兩個相反方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子作用所產(chǎn)生的兩個轉(zhuǎn)矩特性（T1－S1、T2－S2曲線）以及合成轉(zhuǎn)矩特性（T－S曲線）如圖4所示，與普通的單相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性（圖中T′－S曲線）不同。這時的合成轉(zhuǎn)矩T是制動轉(zhuǎn)矩，從而使電動機迅速停止運轉(zhuǎn)。
圖4 伺服電動機單相運行時的轉(zhuǎn)矩特性
圖5是伺服電動機單相運行時的機械特性曲線。負載一定時，控制電壓Uc愈高，轉(zhuǎn)速也愈高，在控制電壓一定時，負載增加，轉(zhuǎn)速下降。
圖5 伺服電動機的機械特性
交流伺服電動機的輸出功率一般是0.1-100W。當(dāng)電源頻率為50Hz，電壓有36V、110V、220、380V；當(dāng)電源頻率為400Hz，電壓有20V、26V、36V、115V等多種。
交流伺服電動機運行平穩(wěn)、噪音小。但控制特性是非線性，并且由于轉(zhuǎn)子電阻大，損耗大，效率低，因此與同容量直流伺服電動機相比，體積大、重量重，所以只適用于0.5-100W的小功率控制系統(tǒng)。
二、直流伺服電動機
直流伺服電動機的結(jié)構(gòu)和一般直流電動機一樣，只是為了減小轉(zhuǎn)動慣量而做得細長一些。它的勵磁繞組和電樞分別由兩個獨立電源供電。也有永磁式的，即磁極是永久磁鐵。通常采用電樞控制，就是勵磁電壓f一定，建立的磁通量Φ也是定值，而將控制電壓Uc加在電樞上，其接線圖如圖6所示。
圖6 直流伺服電動機接線圖
直流伺服電動機的機構(gòu)特性（n=f(T)）和直流他勵電動機一樣，也用下式表示：
n=Uc/KE?Φ-Ra/KE?KT?Φ?T
圖7 是直流伺服電動機在不同控制電壓下（Uc為額定控制電壓）的機械特性曲線。由圖可見：在一定負載轉(zhuǎn)矩下，當(dāng)磁通不變時，如果升高電樞電壓，電機的轉(zhuǎn)速就升高；反之，降低電樞電壓，轉(zhuǎn)速就下降；當(dāng)Uc＝0時，電動機立即停轉(zhuǎn)。要電動機反轉(zhuǎn)，可改變電樞電壓的極性。圖7直流伺服電動機的n=f(T)曲線
直流伺服電動機和交流伺服電動機相比，它具有機械特性較硬、輸出功率較大、不自轉(zhuǎn)，起動轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點。
交流的伺服電動機的原理
交流伺服電機的定子裝有三相對稱的繞組，而轉(zhuǎn)子是永久磁極。當(dāng)定子的繞組中通過三相電源后，定子與轉(zhuǎn)子之間必然產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)場。這個旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速。電機的轉(zhuǎn)速也就是磁場的轉(zhuǎn)速。由于轉(zhuǎn)子有磁極，所以在極低頻率下也能旋轉(zhuǎn)運行。所以它比異步電機的調(diào)速范圍更寬。而與直流伺服電機相比，它沒有機械換向器，特別是它沒有了碳刷，完全排除了換向時產(chǎn)生火花對機械造成的磨損，另外交流伺服電機自帶一個編碼器?？梢噪S時將電機運行的情況“報告”給驅(qū)動器，驅(qū)動器又根據(jù)得到的“報告”更精確的控制電機的運行。由此可見交流伺服電機優(yōu)點確實很多。可是技術(shù)含量也高了，價格也高了。最重要是對交流伺服電機的調(diào)試技術(shù)提高了。也就是電機雖好，如果調(diào)試不好一樣是問題多多。 伺服電機內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動器控制的U/V/W三相電形成電磁場，轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動，同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅(qū)動器，驅(qū)動器根據(jù)反饋值與目標值進行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度。伺服電機的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。
4. 什么是伺服電機？有幾種類型？工作特點是什么？
答：伺服電動機又稱執(zhí)行電動機，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機兩大類，其主要特點是，當(dāng)信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降，
請問交流伺服電機和無刷直流伺服電機在功能上有什么區(qū)別？答：交流伺服要好一些，因為是正弦波控制，轉(zhuǎn)矩脈動小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比較簡單，便宜。
永磁交流伺服電動機20世紀80年代以來，隨著集成電路、電力電子技術(shù)和交流可變速驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展，永磁交流伺服驅(qū)動技術(shù)有了突出的發(fā)展，各國著名電氣廠商相繼推出各自的交流伺服電動機和伺服驅(qū)動器系列產(chǎn)品并不斷完善和更新。交流伺服系統(tǒng)已成為當(dāng)代高性能伺服系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，使原來的直流伺服面臨被淘汰的危機。90年代以后，世界各國已經(jīng)商品化了的交流伺服系統(tǒng)是采用全數(shù)字控制的正弦波電動機伺服驅(qū)動。交流伺服驅(qū)動裝置在傳動領(lǐng)域的發(fā)展日新月異。永磁交流伺服電動機同直流伺服電動機比較，主要優(yōu)點有：⑴無電刷和換向器，因此工作可靠，對維護和保養(yǎng)要求低。⑵定子繞組散熱比較方便。⑶慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性。⑷適應(yīng)于高速大力矩工作狀態(tài)。⑸同功率下有較小的體積和重量。
伺服電動機的介紹
伺服電動機（或稱執(zhí)行電動機）是自動控制系統(tǒng)和計算裝置中廣泛應(yīng)用的一種執(zhí)行元件。其作用為把接受的電信號轉(zhuǎn)換為電動機轉(zhuǎn)軸的角位移或角速度。按電流種類的不同，伺服電動機可分為直流和交流兩大類。
一、交流伺服電動機
1、結(jié)構(gòu)和原理
交流伺服電動機的定子繞組和單相異步電動機相似，它的定子上裝有兩個在空間相差90°電角度的繞組，即勵磁繞組和控制繞組。運行時勵磁繞組始終加上一定的交流勵磁電壓，控制繞組上則加大小或相位隨信號變化的控制電壓。轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)形式籠型轉(zhuǎn)子和空心杯型轉(zhuǎn)子兩種?；\型轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)與一般籠型異步電動機的轉(zhuǎn)子相同，但轉(zhuǎn)子做的細長，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體用高電阻率的材料作成。其目的是為了減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，增加啟動轉(zhuǎn)矩對輸入信號的快速反應(yīng)和克服自轉(zhuǎn)現(xiàn)象?？招谋无D(zhuǎn)子交流伺服電動機的定子分為外定子和內(nèi)定子兩部分。外定子的結(jié)構(gòu)與籠型交流伺服電動機的定子相同，鐵心槽內(nèi)放有兩相繞組?？招谋无D(zhuǎn)子由導(dǎo)電的非磁性材料（如鋁）做成薄壁筒形，放在內(nèi)、外定子之間。杯子底部固定于轉(zhuǎn)軸上，杯臂薄而輕，厚度一般在0.2—0.8mm，因而轉(zhuǎn)動慣量小，動作快且靈敏。
交流伺服電動機的工作原理和單相異步電動機相似，LL是有固定電壓勵磁的勵磁繞組，LK是有伺服放大器供電的控制繞組，兩相繞組在空間相差90°電角度。如果IL與Ik 的相位差為90°，而兩相繞組的磁動勢幅值又相等，這種狀態(tài)稱為對稱狀態(tài)。與單相異步電動機一樣，這時在氣隙中產(chǎn)生的合成磁場為一旋轉(zhuǎn)磁場，其轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子導(dǎo)體相對切割，在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電流。轉(zhuǎn)子電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。如果改變加在控制繞組上的電流的大小或相位差，就破壞了對稱狀態(tài)，使旋轉(zhuǎn)磁場減弱，電動機的轉(zhuǎn)速下降。電機的工作狀態(tài)越不對稱，總電磁轉(zhuǎn)矩就越小，當(dāng)除去控制繞組上信號電壓以后，電動機立即停止轉(zhuǎn)動。這是交流伺服電動機在運行上與普通異步電動機的區(qū)別。
交流伺服電動機有以下三種轉(zhuǎn)速控制方式：
（1）幅值控制 控制電流與勵磁電流的相位差保持90°不變，改變控制電壓的大小。
（2） 相位控制 控制電壓與勵磁電壓的大小，保持額定值不變，改變控制電壓的相位。
（3）幅值—相位控制 同時改變控制電壓幅值和相位。交流伺服電動機轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)向隨控制電壓相位的反相而改變。
2 工作特性和用途
伺服電動機的工作特性是以機械特性和調(diào)節(jié)特性為表征。在控制電壓一定時，負載增加，轉(zhuǎn)速下降；它的調(diào)節(jié)特性是在負載一定時，控制電壓越高，轉(zhuǎn)速也越高。伺服電動機有三個顯著特點：
（1）啟動轉(zhuǎn)矩大 由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體電阻很大，可使臨界轉(zhuǎn)差率Ｓｍ＞１，定子一加上控制電壓，轉(zhuǎn)子立即啟動運轉(zhuǎn)．
（２）運行范圍寬 在轉(zhuǎn)差率從０到１的范圍內(nèi)都能穩(wěn)定運轉(zhuǎn)．
（３）無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象 控制信號消失后，電動機旋轉(zhuǎn)不停的現(xiàn)象稱＂自轉(zhuǎn)＂．自轉(zhuǎn)現(xiàn)象破壞了伺服性，顯然要避免．
正常運轉(zhuǎn)的伺服電動機只要失去控制電壓后，伺服電動機就處于單相運行狀態(tài)。由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體電阻足夠大，使得總電磁轉(zhuǎn)矩始終是制動性的轉(zhuǎn)矩，當(dāng)電動機正轉(zhuǎn)時失去Ｕｋ（控制電壓），產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為負（０＜Ｓ＜１）。而反轉(zhuǎn)時失去UK，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為正（1〈S〈2時〉，不會產(chǎn)生自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，可以自行制動，迅速停止運轉(zhuǎn)，這也是交流伺服電動機與異步電動機的重要區(qū)別。
不同類型的交流伺服電動機具有不同的特點?；\型轉(zhuǎn)子交流伺服電動機具有勵磁電流較小、體積較小、機械強度高等特點；但是低速運行不夠平穩(wěn)，有抖動現(xiàn)象。空心杯形轉(zhuǎn)子交流伺服電動機具有結(jié)構(gòu)簡單、維護方便、轉(zhuǎn)動慣量小、運行平滑、噪聲小、沒有無線電干擾、無抖動現(xiàn)象等優(yōu)點；但是勵磁電流較大，體積也較大，轉(zhuǎn)子易變形，性能上不及直流伺服電動機。
交流伺服電動機適用于0.1—100W小功率自動控制系統(tǒng)中，頻率有50Hz、400Hz等多種。籠型轉(zhuǎn)子交流伺服電動機產(chǎn)品為SL系列?？招谋无D(zhuǎn)子交流伺服電動機為SK系列，用于要求運行平滑的系統(tǒng)中。
二、直流伺服電動機
直流伺服電動機的基本結(jié)構(gòu)與普通他勵直流電動機一樣，所不同的是直流伺服電動機的電樞電流很小，換向并不困難，因此都不用裝換向磁極，并且轉(zhuǎn)子做得細長，氣隙較小，磁路不飽和，電樞電阻較大。按勵磁方式不同，可分為電磁式和永磁式兩種，電磁式直流伺服電動機的磁場由勵磁繞組產(chǎn)生，一般用他勵式；永磁式直流伺服電動機的磁場由永久磁鐵產(chǎn)生，無需勵磁繞組和勵磁電流，可減小體積和損耗。為了適應(yīng)各種不同系統(tǒng)的需要，從結(jié)構(gòu)上作了許多改進，又發(fā)展了低慣量的無槽電樞、空心杯形電樞、印制繞組電樞和無刷直流伺服電動機等品種。
電磁式直流伺服電動機的工作原理和他勵式直流電動機同，因此電磁式直流伺服電動機有兩種控制轉(zhuǎn)速方式：電樞控制和磁場控制。對永磁式直流伺服電動機來說，當(dāng)然只有電樞控制調(diào)速一種方式。由于磁場控制調(diào)速方式的性能不如電樞控制調(diào)速方式，故直流伺服電動機一般都采用電樞控制調(diào)速。直流伺服電動機轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)向隨控制電壓的極性改變而改變。
直流伺服電動機的機械特性與他勵直流電動機相似，即n=n0-αT。當(dāng)勵磁不變時，對不同電壓Ua有一組下降的平行直線。
直流伺服電動機適用于功率稍大（1—600W）的自動控制系統(tǒng)中。與交流伺服電動機相比，它的調(diào)速線性好，體積小，質(zhì)量輕，啟動轉(zhuǎn)矩大，輸出功率大。但它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，特別是低速穩(wěn)定性差，有火花會引起無線電干擾。近年來，發(fā)展了低慣量的無槽電樞電動機、空心杯形電樞電動機、印制繞組電樞電動機和無刷直流伺服電動機，來提高快速響應(yīng)能力，適應(yīng)自動控制系統(tǒng)的發(fā)展需要，如電視攝象機、錄音機、X—Y函數(shù)記錄
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發(fā)表于 2014-5-20 21:42:54
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