伺服電機種類介紹 - 伺服電機內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其工作原理

　　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：

　?。?）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。

　?。?） 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。

　?。?）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：

　?。?）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)．

　?。ǎ玻┻\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?？招谋无D(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?；\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。