伺服電機的功能與作用闡析

路陽　林桁

摘 要：在我國的電機種類中，交流伺服電動機的應用非常廣泛。因此伺服電機的功能好壞非常的重要。文章主要針對伺服電機的功能和作用進行詳細的闡述和分析，希望通過文章的闡述和分析，為我國伺服電動機的發展和創新貢獻力量。

關鍵詞：伺服電動機；單相異步電動機；性能比較

交流伺服電機的定子結構在構造上和電容分相式電機非常相似。交流伺服電動機在定子的位置上有兩個互成90度的定子繞組。這兩個定子繞組分別為勵磁定子繞組和控制定子繞組。勵磁定子繞組會一直在交流電壓之上，另外一個控制定子繞組主要是控制信號電壓。

交流伺服電機中的定子一般情況下是鼠籠式結構。但是為了能夠有效的突出伺服交流電機兩個特性和兩個性能，在伺服電機和普通電機的對比過程中，要有效的發揮電機轉子電阻較大，電機轉動慣量較小的特點。交流伺服電機的兩個特性分別是：第一，調速范圍非常的寬廣；第二，機械的線性特性。交流伺服電機的兩個性能分別是：第一，在電機轉動的過程中沒有自轉的狀況；第二，在電機開啟的過程中，能夠有效快速的進行啟動。現階段，交流伺服電機應用較多的轉子結構主要有兩種形式。第一種形式是利用高效電阻的導電性材料來進行高電阻導條的制作，這種形式就是鼠籠轉子結構。在這種轉子結構中，我們為了有效的控制轉動慣量的增大，會將轉子做成細長的外形。第二種形式是利用鋁合金材料來進行空心轉子的制作，這種結構轉子的杯壁非常薄，通常情況下為0.2-0.3毫米。同時為了能夠有效的保障磁路轉子的磁阻，我們會在空心轉子的中心處設置一個內定子。由于空心轉子具有很小的轉動慣量，能夠迅速的對設備收到的命令做出反應，因此在應用的過程中，具有非常大的應用前景。

1 永磁交流伺服電機的內容

關于永磁交流伺服電機的內容，文章主要從兩個方面進行闡述和分析。第一個方面是永磁交流伺服電機和直流伺服電機的具體優點。第二個方面是永磁交流伺服電機和單相異步電機的具體優點。

1.1 永磁交流伺服電機和直流伺服電機的具體優點

第一個優點是永磁交流伺服電機具有換向器裝置，同時沒有電刷裝置，這樣就會保障永磁交流電機的工作可靠，同時在日常維修方面及保養方面都非常的便利。第二個優點是永磁交流伺服電機定子繞組，所以容易熱量的流散。第三個優點是永磁交流伺服電機轉動慣量非常小，同時還會有效的提升整個電機系統的運行速度。第四個優點是永磁交流伺服電機在應用過程中適用于力矩較大的工作情況。第五個優點是永磁交流伺服電機在同等功率的條件小，體積更小同時總量更輕。

1.2 永磁交流伺服電機和單相異步電機的具體優點

第一個優點是永磁交流伺服電機具有非常大的啟動力矩。這種優點是由于永磁交流伺服電機的轉子電阻較大，在轉矩特性曲線上有著非常大的區別。這樣的特性曲線能夠保障轉差率較小，因此會保障電機的轉矩特性接近直線狀態，能夠承受較大的啟動力矩。在電機運轉過程中，一旦有了較為穩定的控制電壓就會讓轉子立即轉動，因此保障了永磁交流伺服電機具有啟動較快和高靈敏度的優勢。第二個優點是永磁交流伺服電機在使用范圍上非常的廣泛，能夠適應各種工況條件。第三個優點是永磁交流伺服電機在運轉過程中沒有自轉現象。

2 伺服電動機在性能上和步進電機性能的比較

步進電機在系統上屬于開環控制。這一方面和現階段的數字控制有著非常大的區別。在我國的數控系統中，步進電機有著非常廣泛的用途，但是伴隨著我國全數字式的伺服電機控制系統的出現，已經逐步取代了步進電機在控制方面的應用。我國現在步進電機和伺服電機都有廣泛的應用，兩者都能夠有效的保障數控的精準度。雖然兩者在數控的方式上有個很多相似的地方，但是步進電機和伺服電機在很多方面有。關于伺服電動機在性能上和步進電機性能的比較，文章主要從五個方面進行闡述和分析。第一個方面是伺服電動機在控制精度上與步進電機不同。第二個方面是伺服電動機在低頻特性上與步進電機不同。第三個方面是伺服電動機在矩頻特性上與步進電機不同。第四個方面是伺服電動機在過載能力上與步進電機不同。第五個方面是伺服電動機在運行性能上與步進電機不同。

2.1 伺服電動機在控制精度上與步進電機不同

步進電機的步距角有兩種。第一種是兩相混合式，分為1.8度和0.9度；第二種是無相混合式，分為0.72度和0..36度。還有一些性能更高的步進電機還會有更小的步距角。伺服電機在精度方面的控制主要是通過電機的軸端后部的旋轉編碼器來保障的。現在應用最為廣泛的就是三洋全數字的伺服電機，在精度的保障上非常好。我們以17位編碼器的伺服電機來進行舉例。電機轉子驅動器每一次可以接收131092和脈沖，這時電機進行一圈的轉動。我們就可以計算脈沖量為360/131092=0.0027461，從而得出步距角為1.7度。

2.2 伺服電動機在低頻特性上與步進電機不同

步進電機在電機運轉的過程中，一旦出現低速狀況，就會出現低頻振動的問題。電動機的振動頻率和電動機的負載狀況有關，同時還和電動機的驅動器有關。通常狀況下，電動機的振動頻率可以當作電機空載的頻率的一半。步進電機的實際工作引起的低頻振動對于設備非常的不利，需要進行必要的專業處理。

但是這種情況在伺服電機運轉中就不會出現，因為伺服電機在運行的過程中能夠保障穩定的運行，因此在伺服電機低速運行的過程中也不會出現低頻振動的狀況。

2.3 伺服電動機在矩頻特性上與步進電機不同

步進電機的輸出力矩隨轉速升高而下降，且在較高轉速時會急劇下降，所以其最高工作轉速一般在300～600RPM。交流伺服電機為恒力矩輸出，即在其額定轉速（一般為2000RPM或3000RPM）以內，都能輸出額定轉矩，在額定轉速以上為恒功率輸出。

2.4 伺服電動機在過載能力上與步進電機不同

在通常狀況下，進步電機是沒有過載能力的，但是在過載能力方面，交流伺服電機和進步電機不同，具有非常好的過載能力。現階段使用較為廣泛的交流電機就具備了速度過載能力，轉矩過載能力，這樣能夠有效地保障交流電機的使用性能，能夠有效地克服瞬間啟動帶來的負荷，保障了電機的使用性能。但是進步電機在這方面有很大的缺陷，要想保障電機的正常使用，在電機選型的過程中，要選擇過大的扭矩電機，對于生產成本是一種嚴重的浪費。

2.5 伺服電動機在運行性能上與步進電機不同

步進電機的控制為開環控制，啟動頻率過高或負載過大易出現丟步或堵轉的現象，停止時轉速過高易出現過沖的現象，所以為保證其控制精度，應處理好升、降速問題。交流伺服驅動系統為閉環控制，驅動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣，內部構成位置環和速度環，一般不會出現步進電機的丟步或過沖的現象，控制性能更為可靠。

參考文獻

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