伺服电机的功能与作用阐析

路阳　林桁

摘 要：在我国的电机种类中，交流伺服电动机的应用非常广泛。因此伺服电机的功能好坏非常的重要。文章主要针对伺服电机的功能和作用进行详细的阐述和分析，希望通过文章的阐述和分析，为我国伺服电动机的发展和创新贡献力量。

关键词：伺服电动机；单相异步电动机；性能比较

交流伺服电机的定子结构在构造上和电容分相式电机非常相似。交流伺服电动机在定子的位置上有两个互成90度的定子绕组。这两个定子绕组分别为励磁定子绕组和控制定子绕组。励磁定子绕组会一直在交流电压之上，另外一个控制定子绕组主要是控制信号电压。

交流伺服电机中的定子一般情况下是鼠笼式结构。但是为了能够有效的突出伺服交流电机两个特性和两个性能，在伺服电机和普通电机的对比过程中，要有效的发挥电机转子电阻较大，电机转动惯量较小的特点。交流伺服电机的两个特性分别是：第一，调速范围非常的宽广；第二，机械的线性特性。交流伺服电机的两个性能分别是：第一，在电机转动的过程中没有自转的状况；第二，在电机开启的过程中，能够有效快速的进行启动。现阶段，交流伺服电机应用较多的转子结构主要有两种形式。第一种形式是利用高效电阻的导电性材料来进行高电阻导条的制作，这种形式就是鼠笼转子结构。在这种转子结构中，我们为了有效的控制转动惯量的增大，会将转子做成细长的外形。第二种形式是利用铝合金材料来进行空心转子的制作，这种结构转子的杯壁非常薄，通常情况下为0.2-0.3毫米。同时为了能够有效的保障磁路转子的磁阻，我们会在空心转子的中心处设置一个内定子。由于空心转子具有很小的转动惯量，能够迅速的对设备收到的命令做出反应，因此在应用的过程中，具有非常大的应用前景。

1 永磁交流伺服电机的内容

关于永磁交流伺服电机的内容，文章主要从两个方面进行阐述和分析。第一个方面是永磁交流伺服电机和直流伺服电机的具体优点。第二个方面是永磁交流伺服电机和单相异步电机的具体优点。

1.1 永磁交流伺服电机和直流伺服电机的具体优点

第一个优点是永磁交流伺服电机具有换向器装置，同时没有电刷装置，这样就会保障永磁交流电机的工作可靠，同时在日常维修方面及保养方面都非常的便利。第二个优点是永磁交流伺服电机定子绕组，所以容易热量的流散。第三个优点是永磁交流伺服电机转动惯量非常小，同时还会有效的提升整个电机系统的运行速度。第四个优点是永磁交流伺服电机在应用过程中适用于力矩较大的工作情况。第五个优点是永磁交流伺服电机在同等功率的条件小，体积更小同时总量更轻。

1.2 永磁交流伺服电机和单相异步电机的具体优点

第一个优点是永磁交流伺服电机具有非常大的启动力矩。这种优点是由于永磁交流伺服电机的转子电阻较大，在转矩特性曲线上有着非常大的区别。这样的特性曲线能够保障转差率较小，因此会保障电机的转矩特性接近直线状态，能够承受较大的启动力矩。在电机运转过程中，一旦有了较为稳定的控制电压就会让转子立即转动，因此保障了永磁交流伺服电机具有启动较快和高灵敏度的优势。第二个优点是永磁交流伺服电机在使用范围上非常的广泛，能够适应各种工况条件。第三个优点是永磁交流伺服电机在运转过程中没有自转现象。

2 伺服电动机在性能上和步进电机性能的比较

步进电机在系统上属于开环控制。这一方面和现阶段的数字控制有着非常大的区别。在我国的数控系统中，步进电机有着非常广泛的用途，但是伴随着我国全数字式的伺服电机控制系统的出现，已经逐步取代了步进电机在控制方面的应用。我国现在步进电机和伺服电机都有广泛的应用，两者都能够有效的保障数控的精准度。虽然两者在数控的方式上有个很多相似的地方，但是步进电机和伺服电机在很多方面有。关于伺服电动机在性能上和步进电机性能的比较，文章主要从五个方面进行阐述和分析。第一个方面是伺服电动机在控制精度上与步进电机不同。第二个方面是伺服电动机在低频特性上与步进电机不同。第三个方面是伺服电动机在矩频特性上与步进电机不同。第四个方面是伺服电动机在过载能力上与步进电机不同。第五个方面是伺服电动机在运行性能上与步进电机不同。

2.1 伺服电动机在控制精度上与步进电机不同

步进电机的步距角有两种。第一种是两相混合式，分为1.8度和0.9度；第二种是无相混合式，分为0.72度和0..36度。还有一些性能更高的步进电机还会有更小的步距角。伺服电机在精度方面的控制主要是通过电机的轴端后部的旋转编码器来保障的。现在应用最为广泛的就是三洋全数字的伺服电机，在精度的保障上非常好。我们以17位编码器的伺服电机来进行举例。电机转子驱动器每一次可以接收131092和脉冲，这时电机进行一圈的转动。我们就可以计算脉冲量为360/131092=0.0027461，从而得出步距角为1.7度。

2.2 伺服电动机在低频特性上与步进电机不同

步进电机在电机运转的过程中，一旦出现低速状况，就会出现低频振动的问题。电动机的振动频率和电动机的负载状况有关，同时还和电动机的驱动器有关。通常状况下，电动机的振动频率可以当作电机空载的频率的一半。步进电机的实际工作引起的低频振动对于设备非常的不利，需要进行必要的专业处理。

但是这种情况在伺服电机运转中就不会出现，因为伺服电机在运行的过程中能够保障稳定的运行，因此在伺服电机低速运行的过程中也不会出现低频振动的状况。

2.3 伺服电动机在矩频特性上与步进电机不同

步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，所以其最高工作转速一般在300～600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为2000RPM或3000RPM）以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。

2.4 伺服电动机在过载能力上与步进电机不同

在通常状况下，进步电机是没有过载能力的，但是在过载能力方面，交流伺服电机和进步电机不同，具有非常好的过载能力。现阶段使用较为广泛的交流电机就具备了速度过载能力，转矩过载能力，这样能够有效地保障交流电机的使用性能，能够有效地克服瞬间启动带来的负荷，保障了电机的使用性能。但是进步电机在这方面有很大的缺陷，要想保障电机的正常使用，在电机选型的过程中，要选择过大的扭矩电机，对于生产成本是一种严重的浪费。

2.5 伺服电动机在运行性能上与步进电机不同

步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度，应处理好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠。

参考文献

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