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『工控自动化专家』伺服电机知识大汇总( 二 )


永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比较 ， 主要优点有：
（1）无电刷和换向器 ， 运行更可靠 ， 免维护 。
（2）定子绕组发热大大减少 。
（3）惯量小 ， 系统快速响应性好 。
（4）高速大力矩工作状态好 。
（5）相同功率下体积小重量轻 。
伺服电机原理
交流伺服电动机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似 。 其定子上装有两个位置互差90°的绕组 ， 一个是励磁绕组Rf ， 它始终接在交流电压Uf上；另一个是控制绕组L ， 连接控制信号电压Uc 。 所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机 。
交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式 ， 但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性 ， 无“自转”现象和快速响应的性能 ， 它与普通电动机相比 ， 应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点 。
目前应用较多的转子结构有两种形式：一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子 ， 为了减小转子的转动惯量 ， 转子做得细长；另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子 ， 杯壁仅0.2~0.3mm ， 空心杯形转子的转动惯量很小 ， 反应迅速 ， 而且运转平稳 ， 因此被广泛采用 。
交流伺服电动机在没有控制电压时 ， 定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场 ， 转子静止不动 。 当有控制电压时 ， 定子内便产生一个旋转磁场 ， 转子沿旋转磁场的方向旋转 ， 在负载恒定的情况下 ， 电动机的转速随控制电压的大小而变化 ， 当控制电压的相位相反时 ， 伺服电动机将反转 。
交流伺服电动机的工作原理与电容运转式单相异步电动机虽然相似 ， 但前者的转子电阻比后者大得多 ， 所以伺服电动机与电容运转式异步电动机相比 ， 有两个显著特点：
1. 起动转矩大：由于转子电阻大 ， 使转矩特性（机械特性）更接近于线性 ， 而且具有较大的起动转矩 。 因此 ， 当定子一有控制电压 ， 转子立即转动 ， 即具有起动快、灵敏度高的特点 。
2. 运行范围宽：运行平稳、噪音小 。
3. 无自转现象：运转中的伺服电动机 ， 只要失去控制电压 ， 电机立即停止运转 。
精密传动微特电机
“精密传动微特电机”能够在系统中快速而正确地执行频繁变化的指令 ， 带动伺服机构完成指令所期望的工作 ， 大多能够满足以下要求：
1. 能频繁启动、停止、制动、反转及低速运行 ， 且机械强度高、耐热等级高、绝缘等级高 。 2. 快速相应能力好 ， 转矩较大 ， 转动惯量小 ， 时间常数小 。 3. 带有驱动器和控制器(如伺服电机、步进电机) ， 控制性能良好 。 4. 高可靠性 ， 高精度 。
精密传动微特电机的类别及其结构和性能对比如下：
交流伺服电机
（1）笼型两相交流伺服电机（细长笼型转子、机械特性近似线性、体积和励磁电流小、小功率伺服、低速运转不够平滑） 。
（2）非磁性杯型转子两相交流伺服电机（空心杯转子、机械特性近似线性、体积和励磁电流较大、小功率伺服、低速运转平滑） 。
（3）铁磁杯型转子两相交流伺服电机（铁磁材料杯型转子、机械特性近似线性、转子转动惯量大、齿槽效应小、运行平稳） 。
（4）同步型永磁交流伺服电机（由永磁同步电机、测速机及位置检测元件同轴一体机组 ， 定子为3相或2相 ， 磁性材料转子 ， 必须配驱动器；调速范围宽、机械特性由恒转矩区和恒功率区组成 ， 可连续堵转 ， 快速相应性能好 ， 输出功率大 ， 转矩波动小；有方波驱动和正弦波驱动两种方式 ， 控制性能好 ， 为机电一体化产品） 。
（5）异步型三相交流伺服电机（转子与笼型异步电机相似 ， 必须配驱动器 ， 采用矢量控制 ， 扩大了恒功率调速范围 ， 多用于机床主轴调速系统） 。
直流伺服电机
（1）印制绕组直流伺服电机（盘形转子、盘形定子轴向粘接柱状磁钢 ， 转子转动惯量小 ， 无齿槽效应 ， 无饱和效应 ， 输出转矩大） 。


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