日本富士伺服|交流伺服電機(jī)結(jié)構(gòu)原理介紹
伺服電動(dòng)機(jī)（或稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)）是自動(dòng)控制系統(tǒng)和計(jì)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的角位移或角速度。按電流種類的不同，伺服電動(dòng)機(jī)可分為直流和交流兩大類。
1.交流伺服電機(jī)結(jié)構(gòu)和原理
交流伺服電動(dòng)機(jī)的定子繞組和單相異步電動(dòng)機(jī)相似，它的定子上裝有兩個(gè)在空間相差90°電角度的繞組，即勵(lì)磁繞組和控制繞組。運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁繞組始終加上一定的交流勵(lì)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子相同，但轉(zhuǎn)子做的細(xì)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(dòng)慣量，增加啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩對輸入信號的快速反應(yīng)和克服自轉(zhuǎn)現(xiàn)象。空心杯形轉(zhuǎn)子交流伺服電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(dòng)慣量小，動(dòng)作快且靈敏。交流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理和單相異步電動(dòng)機(jī)相似，LL 是有固定電壓勵(lì)磁的勵(lì)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(dòng)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(dòng)機(jī)一樣，這時(shí)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降。電機(jī)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(dòng)機(jī)立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)。這是交流伺服電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行上與普通異步電動(dòng)機(jī)的區(qū)別。
交流伺服電機(jī)有以下三種轉(zhuǎn)速控制方式：
1）幅值控制控制電流與勵(lì)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(lì)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(shí)改變控制電壓幅值和相位。交流伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)向隨控制電壓相位的反相而改變。
2.交流伺服電機(jī)工作特性和用途
伺服電動(dòng)機(jī)的工作特性是以機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性為表征。在控制電壓一定時(shí)，負(fù)載增加，轉(zhuǎn)速下降；它的調(diào)節(jié)特性是在負(fù)載一定時(shí)，控制電壓越高，轉(zhuǎn)速也越高。伺服電動(dòng)機(jī)有三個(gè)顯著特點(diǎn)：
1）啟動(dòng)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(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)．
２）運(yùn)行范圍寬在轉(zhuǎn)差率從０到１的范圍內(nèi)都能穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)．
３）無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象控制信號消失后，電動(dòng)機(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)的伺服電動(dòng)機(jī)只要失去控制電壓后，伺服電動(dòng)機(jī)就處于單相運(yùn)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(dòng)性的轉(zhuǎn)矩，當(dāng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)失去Ｕｋ（控制電壓），產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為負(fù)（０＜Ｓ＜１）。而反轉(zhuǎn)時(shí)失去UK，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為正（1〈S〈2 時(shí)〉，不會(huì)產(chǎn)生自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，可以自行制動(dòng)，迅速停止運(yùn)轉(zhuǎn)，這也是交流伺服電動(dòng)機(jī)與異步電動(dòng)機(jī)的重要區(qū)別。
不同類型的交流伺服電動(dòng)機(jī)具有不同的特點(diǎn)。籠型轉(zhuǎn)子交流伺服電動(dòng)機(jī)具有勵(lì)磁電流較小、體積較小、機(jī)械強(qiáng)度高等特點(diǎn)；但是低速運(yùn)行不夠平穩(wěn)，有抖動(dòng)現(xiàn)象。空心杯形轉(zhuǎn)子交流伺服電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、運(yùn)行平滑、噪聲小、沒有無線電干擾、無抖動(dòng)現(xiàn)象等優(yōu)點(diǎn)；但是勵(lì)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(dòng)機(jī)。
交流伺服電動(dòng)機(jī)適用于0.1—100W 小功率自動(dòng)控制系統(tǒng)中，頻率有50Hz、400Hz 等多種?；\型轉(zhuǎn)子交流伺服電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品為SL 系列?？招谋无D(zhuǎn)子交流伺服電動(dòng)機(jī)為SK 系列，用于要求運(yùn)行平滑的系統(tǒng)中。
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