交流伺服電動機原理？
伺服電機內部的轉子是永磁鐵，驅動器控制的U/V/W三相電形成電磁場，轉子在此磁場的作用下轉動，同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅動器，驅動器根據反饋值與目標值進行比較，調整轉子轉動的角度。伺服電機的精度決定于編碼器的精度（線數）。
伺服電動機在伺服系統中控制機械元件運轉的發動機.是一種補助馬達間接變速裝置。又稱執行電動機，在自動控制系統中，用作執行元件，把所收到的電信號轉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，當信號電壓為零時無自轉現象，轉速隨著轉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，結構簡單，啟動轉矩大，調速范圍寬，控制容易，需要維護，但維護方便（換碳刷），產生電磁干擾，對環境有要求。因此它可以用于對成本敏感的普通工業和民用場合。
無刷電機體積小，重量輕，出力大，響應快，速度高，慣量小，轉動平滑，力矩穩定。控制復雜，容易實現智能化，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運行的應用。
伺服電動機基本知識講解
伺服電動機
伺服電動機又叫執行電動機，或叫控制電動機。在自動控制系統中，伺服電動機是一個執行元件，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為電機的一定轉速或角位移。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子通常做成鼠籠式，但為了使伺服電動機具有較寬的調速范圍、線性的機械特性，無“自轉”現象和快速響應的性能，它與普通電動機相比，應具有轉子電阻大和轉動慣量小這兩個特點。目前應用較多的轉子結構有兩種形式：一種是采用高電阻率的導電材料做成的高電阻率導條的鼠籠轉子，為了減小轉子的轉動慣量，轉子做得細長；另一種是采用鋁合金制成的空心杯形轉子，杯壁很薄，僅0.2-0.3mm，為了減小磁路的磁阻，要在空心杯形轉子內放置固定的內定子，如圖2所示。空心杯形轉子的轉動慣量很小，反應迅速，而且運轉平穩，因此被廣泛采用。
圖2 空心杯形轉子伺服電動機結構
交流伺服電動機在沒有控制電壓時，定子內只有勵磁繞組產生的脈動磁場，轉子靜止不動。當有控制電壓時，定子內便產生一個旋轉磁場，轉子沿旋轉磁場的方向旋轉，在負載恒定的情況下，電動機的轉速隨控制電壓的大小而變化，當控制電壓的相位相反時，伺服電動機將反轉。
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、起動轉矩大
由于轉子電阻大，其轉矩特性曲線如圖3中曲線1所示，與普通異步電動機的轉矩特性曲線2相比，有明顯的區別。它可使臨界轉差率S0＞1，這樣不僅使轉矩特性（機械特性）更接近于線性，而且具有較大的起動轉矩。因此，當定子一有控制電壓，轉子立即轉動，即具有起動快、靈敏度高的特點。
圖3 伺服電動機的轉矩特性
2、運行范圍較寬
如圖3所示，較差率S在0到1的范圍內伺服電動機都能穩定運轉。
3、無自轉現象
正常運轉的伺服電動機，只要失去控制電壓，電機立即停止運轉。當伺服電動機失去控制電壓后，它處于單相運行狀態，由于轉子電阻大，定子中兩個相反方向旋轉的旋轉磁場與轉子作用所產生的兩個轉矩特性（T1－S1、T2－S2曲線）以及合成轉矩特性（T－S曲線）如圖4所示，與普通的單相異步電動機的轉矩特性（圖中T′－S曲線）不同。這時的合成轉矩T是制動轉矩，從而使電動機迅速停止運轉。
圖4 伺服電動機單相運行時的轉矩特性
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，轉速也愈高，在控制電壓一定時，負載增加，轉速下降。
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。當電源頻率為50Hz，電壓有36V、110V、220、380V；當電源頻率為400Hz，電壓有20V、26V、36V、115V等多種。
交流伺服電動機運行平穩、噪音小。但控制特性是非線性，并且由于轉子電阻大，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。
二、直流伺服電動機
直流伺服電動機的結構和一般直流電動機一樣，只是為了減小轉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：在一定負載轉矩下，當磁通不變時，如果升高電樞電壓，電機的轉速就升高；反之，降低電樞電壓，轉速就下降；當Uc＝0時，電動機立即停轉。要電動機反轉，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，起動轉矩大等優點。
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，而轉子是永久磁極。當定子的繞組中通過三相電源后，定子與轉子之間必然產生一個旋轉場。這個旋轉磁場的轉速稱為同步轉速。電機的轉速也就是磁場的轉速。由于轉子有磁極，所以在極低頻率下也能旋轉運行。所以它比異步電機的調速范圍更寬。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。可以隨時將電機運行的情況“報告”給驅動器，驅動器又根據得到的“報告”更精確的控制電機的運行。由此可見交流伺服電機優點確實很多。可是技術含量也高了，價格也高了。最重要是對交流伺服電機的調試技術提高了。也就是電機雖好，如果調試不好一樣是問題多多。 伺服電機內部的轉子是永磁鐵，驅動器控制的U/V/W三相電形成電磁場，轉子在此磁場的作用下轉動，同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅動器，驅動器根據反饋值與目標值進行比較，調整轉子轉動的角度。伺服電機的精度決定于編碼器的精度（線數）。
4. 什么是伺服電機？有幾種類型？工作特點是什么？
答：伺服電動機又稱執行電動機，在自動控制系統中，用作執行元件，把所收到的電信號轉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，當信號電壓為零時無自轉現象，轉速隨著轉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別？答：交流伺服要好一些，因為是正弦波控制，轉矩脈動小。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、電力電子技術和交流可變速驅動技術的發展，永磁交流伺服驅動技術有了突出的發展，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動器系列產品并不斷完善和更新。交流伺服系統已成為當代高性能伺服系統的主要發展方向，使原來的直流伺服面臨被淘汰的危機。90年代以后，世界各國已經商品化了的交流伺服系統是采用全數字控制的正弦波電動機伺服驅動。交流伺服驅動裝置在傳動領域的發展日新月異。永磁交流伺服電動機同直流伺服電動機比較，主要優點有：⑴無電刷和換向器，因此工作可靠，對維護和保養要求低。⑵定子繞組散熱比較方便。⑶慣量小，易于提高系統的快速性。⑷適應于高速大力矩工作狀態。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（或稱執行電動機）是自動控制系統和計算裝置中廣泛應用的一種執行元件。其作用為把接受的電信號轉換為電動機轉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、結構和原理
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。轉子的結構形式籠型轉子和空心杯型轉子兩種。籠型轉子的結構與一般籠型異步電動機的轉子相同，但轉子做的細長，轉子導體用高電阻率的材料作成。其目的是為了減小轉子的轉動慣量，增加啟動轉矩對輸入信號的快速反應和克服自轉現象。空心杯形轉子交流伺服電動機的定子分為外定子和內定子兩部分。外定子的結構與籠型交流伺服電動機的定子相同，鐵心槽內放有兩相繞組。空心杯形轉子由導電的非磁性材料（如鋁）做成薄壁筒形，放在內、外定子之間。杯子底部固定于轉軸上，杯臂薄而輕，厚度一般在0.2—0.8mm，因而轉動慣量小，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，這種狀態稱為對稱狀態。與單相異步電動機一樣，這時在氣隙中產生的合成磁場為一旋轉磁場，其轉速稱為同步轉速。旋轉磁場與轉子導體相對切割，在轉子中產生感應電流。轉子電流與旋轉磁場相互作用產生轉矩，使轉子旋轉。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，使旋轉磁場減弱，電動機的轉速下降。電機的工作狀態越不對稱，總電磁轉矩就越小，當除去控制繞組上信號電壓以后，電動機立即停止轉動。這是交流伺服電動機在運行上與普通異步電動機的區別。
交流伺服電動機有以下三種轉速控制方式：
（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。交流伺服電動機轉軸的轉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節特性為表征。在控制電壓一定時，負載增加，轉速下降；它的調節特性是在負載一定時，控制電壓越高，轉速也越高。伺服電動機有三個顯著特點：
（1）啟動轉矩大 由于轉子導體電阻很大，可使臨界轉差率Ｓｍ＞１，定子一加上控制電壓，轉子立即啟動運轉．
（２）運行范圍寬 在轉差率從０到１的范圍內都能穩定運轉．
（３）無自轉現象 控制信號消失后，電動機旋轉不停的現象稱＂自轉＂．自轉現象破壞了伺服性，顯然要避免．
正常運轉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。由于轉子導體電阻足夠大，使得總電磁轉矩始終是制動性的轉矩，當電動機正轉時失去Ｕｋ（控制電壓），產生的轉矩為負（０＜Ｓ＜１）。而反轉時失去UK，產生的轉矩為正（1〈S〈2時〉，不會產生自轉現象，可以自行制動，迅速停止運轉，這也是交流伺服電動機與異步電動機的重要區別。
不同類型的交流伺服電動機具有不同的特點。籠型轉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，有抖動現象。空心杯形轉子交流伺服電動機具有結構簡單、維護方便、轉動慣量小、運行平滑、噪聲小、沒有無線電干擾、無抖動現象等優點；但是勵磁電流較大，體積也較大，轉子易變形，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中，頻率有50Hz、400Hz等多種。籠型轉子交流伺服電動機產品為SL系列。空心杯形轉子交流伺服電動機為SK系列，用于要求運行平滑的系統中。
二、直流伺服電動機
直流伺服電動機的基本結構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生，無需勵磁繞組和勵磁電流，可減小體積和損耗。為了適應各種不同系統的需要，從結構上作了許多改進，又發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，當然只有電樞控制調速一種方式。由于磁場控制調速方式的性能不如電樞控制調速方式，故直流伺服電動機一般都采用電樞控制調速。直流伺服電動機轉軸的轉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）的自動控制系統中。與交流伺服電動機相比，它的調速線性好，體積小，質量輕，啟動轉矩大，輸出功率大。但它的結構復雜，特別是低速穩定性差，有火花會引起無線電干擾。近年來，發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，來提高快速響應能力，適應自動控制系統的發展需要，如電視攝象機、錄音機、X—Y函數記錄
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發表于 2014-5-20 21:42:54
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