伺服电机及驱动器.共67页

数控机床的伺服系统和常用驱动元件PPT课件( 60页)

（1）首先应确定步进电动机的类型。（2）根据机床的加工精度要求，选择进给轴的脉冲当量，如0.01mm或 0.005mm。（3）根据所选步进电动机的步距角、丝杠的螺距以及所要求的脉冲当量，计算减速齿轮的降速比。 (4) 电动机的输出转矩应大于负载转矩. (5) 带载启动频率应为空载启动频率的一半.
数控机床所采用步进电动机的步距角一般都很小，通常为3°、1．5° 或0．75°等。步距角越小，控制精度越高。
步进电动机一转内各实际步距角与理论步距角之间存在误差，误差的最
大值定为步距误差。它的大小受制造精度、齿槽分布的不均匀和气隙不均
匀等因素影响，通常在10′左右。
(2)静态矩角特性和最大静转矩
当步进电动机单相通直流电时，转子处于静态。如果在电机
f、n
脉冲环形分配
变换
A相、B
相
功率
放大
C相、…
机械执行部件
电机
2. 全闭环数控系统
全闭环数控系统的位置采样点如图所示，直接对运动部件的实际位置进行检测。
CNC 插补指令
位置控制单元 + -
位置控制调节器
速度控制单元
+
-
速度控制调节与驱动
实际位置反馈
实际速度反馈
检测与反馈单元
机械执行部件电机
第4章数控机床的伺服系统和常用驱动元件
4.1 数控机床的伺服系统 4.2 数控机床的驱动电动机 4.3 数控机床的驱动装置
4.1 数控机床的伺服系统
一. 伺服系统的定义、组成 1 . 定义：
伺服系统(Servo System)——以机床运动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统。
进给伺服系统——以机械位移为直接控制目标,保证加工轮廓. 主轴伺服系统——以速度控制为主，提供切削转矩和功率.

伺服电动机PPT课件

2）磁场控制：通过改变励磁电压大小和方向来改变直流伺服电动机的转速和转向。（信号加在励磁绕组两端）
采用电枢控制时，其机械特性方程为：
n=
Uc Ce

Ra CeCt 2
T
励磁绕组接与恒压直流电源Uf上，流过恒定励磁电流If，产生恒定磁通Φ，将控制电压Uc加在电枢绕组上来控制电枢电流Ic，进而控制电磁转矩T杯型转子
2.工作原理
工作时，在励磁绕组上加单相交流
电Uf，在控制绕组上加控制信号电压 Uc，二者同频率，由于电流If和Ic在相位上相差90°，它们产生的磁通Φf和 Φc在相位上也相差90°，于是在空间产生一个两相旋转磁场。此时交流伺
服电动机的转子向某一个方向旋转。
当控制信号电压为零时，如果转子是
“伺服”的含义 Servomechanism “伺服”—词源于希腊语“奴隶”的意思。
伺服电机（servo motor ）又称执行电动机，在自动控制系统中，它的转矩和转速受信号电压控制。当信号电压的大小和相位发生变化时，电动机的转速和转动方向将非常灵敏和准确地跟着变化。当信号消失时，转子能及时地停转。
(2)转子的惯性小，即能实现迅速起动、停转。 (3)控制功率小，过载能力强，可靠性好。 (4)无“自转”现象，伺服电动机在控制电压消失后，应立即停转；
伺服电动机典型生产厂家德国西门子，产品外形有：
伺服电机
伺服电机驱动器
日本松下及安川，产品外形有：
松下交流伺服电机及驱动器
安川伺服电机驱动器
驱动器
复习
1．熟悉交流伺服电动机的结构、原理和特点。 2. 熟悉直流伺服电动机的结构、原理和特点。 3．掌握伺服电动机的维护方法。 4．了解伺服驱动器。

伺服电机及其控制原理PPT课件

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执行环节
执行环节的作用是按控制信号的要求，将输入的各种形式的能量转换成机械能，驱动被控对象工作。
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被控对象
被控对象是指被控制的机构或装置，是直接完成系统目的的主体。被控对象一般包括传动系统、执行装置和负载。
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输入量
控制操作
输出量
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输入量
反馈环
控制操作
测量
5
输出量
5
1.2 伺服系统组成
从自动控制理论的角度来分析，伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、检测环节、比较环节等五部分。
在实际的伺服控制系统中，上述每个环节在硬件特征上并不成立，可能几个环节在一个硬件中，如测速直流电机既是执行元件又是检测元件。
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1.3 伺服系统分类
伺服系统可分为三类
开环伺服控制系统半闭环伺服控制系统闭环伺服控制系统
§3 伺服控制器 3.1 伺服控制器概述 3.2 伺服控制器原理 3.3 松下伺服控制器介绍 3.4 松下伺服控制器常用设置应用 3.5 松下伺服控制器故障分析和处理
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1.1 伺服概述

23伺服电机精品PPT课件

• 3、当Uc≠0时机械特性在Ⅰ,Ⅲ象限当Uc＝0时机械特性在 Ⅱ,Ⅳ象限
交流伺服电动机的电机机械及特机性床电器控制
n
o
T 不同控制电压下的机械特性曲线
n=f(T), U1=常数在励磁电压不变的情况下，随着控制电压的下降，特性曲线下移。在同一负载转矩作用时，电动机转速随控制电压的下降而均匀减小。
一些，气隙较小。
具有下垂的机械和线性的调节特性，对控制信号的
响应快速。
一般直流伺服系统
电枢铁心为光滑圆柱体，电枢绕组用环氧树脂粘在电枢
铁心表面，气隙较大。
具有一般直流伺服电动机的特点，而且转动惯量和机电时间常数小，换向良
好。
需要快速动作、功率较大的直流伺服系统。
SYK
电枢绕组用环氧树脂浇注成杯型，置于内、外定子之间，内、外定子分别用软磁材料
直流伺服电机输出功率一般为1-600W。
应用举例
电机及机床电器控制
种类
励磁方式产品型号
机构特点
性能特点
适用范围
一般直流伺服电动
机
无槽电枢直流伺服电动机
电磁或
永磁
电磁或
永磁
空心杯形电枢直流伺服电动
机
印刷绕组直流伺服电动机
永磁永磁
无刷直流伺服电动
机
永磁
SZ 或 SY
SWC
与普通直流电动机相同，但电枢铁心长度与直径之比大
当Uc≠0时加强了一个方向的旋转磁场的强度使合力矩变成了与转动方向相同的方向从而转动起来 Uc↑合力矩↑
当Uc相位改变180度时，加强了另一个方向的旋转磁场，使转子反转。
电机及机床电器控制
• 所以: • 1、交流伺服电机的笼型转子采用电阻率很

伺服电动机PPT课件

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伺服电动机
怎样消除“自转”现象？
.
24
伺服电动机
当控制电压UC=0，只有励磁电压Uf时，在单个绕组中通入交流电流产生的单相脉动磁场可分为两个大小相等、方向相反的旋转磁场，正向旋转磁场对转子产生拖动转矩T+，反向旋转磁场对转子产生制动转矩T－。当增大转子电阻，使sm≥1时，其合成转矩T在电动机工作状态时成为负值，即当控制电压消失后，处于单相运行的电动机由于电磁转矩为制动性质。当电动机正转时失去控制电压，产生的总转矩T为负（0＜s＜ 1）；而反转时失去控制电压，
变，能在宽广的范围内连续调节。
(2)转子的惯性小，即能实现迅速起动、停转。
(3)控制功率小，过载能力强，可靠性好。
(4)无“自转”现象，伺服电动机在控制电压消失后，
应立即停转；
.
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伺服电动机
伺服电动机典型生产厂家德国西门子，产品外形有：
伺服电机
伺服电机驱动器
.
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伺服电动机
日本松下及安川，产品外形有：
控制电机主要用于自动控制系统和计算装置中，着重于特性的精度和对控制信号的快速响应等。
普通电机主要用于电力拖动系统中，用来完成机电能量的转换，着重于启动和运转状态能力指标的要求。
.
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伺服电动机
控制电机的特点
1.控制电机在自动控制系统和计算装置中作为执行元件、检测元件和解算元件。
2.控制电机的输出功率较小，一般从数百豪瓦到数百瓦。
控制电机的应用
控制电机在现代工业自动控制系统、现代科学技术和军事装备中是必不可少的重要设备。如在数控机床、火炮和雷达的自动定位、飞机的自动驾驶以及医疗等方面都有广泛的应用。

伺服电动机PPT课件

❖速度控制关系的常数Pn300 ～ Pn308 对速度指令输入增益、软起动的加、减速时间设定等速度控制关系的参数进行设定。
❖扭矩控制关系的常数Pn400 ～ Pn407 对扭矩指令输入增益、正反转扭矩限制值的设定等扭矩控制关系的参数进行设定。
❖顺序关系的常数Pn500 ～ Pn510 对各种顺序信号输出条件的设定和输入、输出信号的选择以及分配进行变更。
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位❖ 请置通控过用制户模常式数“( P设n2定00.为0”的P设n定00，0使.1指=令“脉1冲”)
形态与上级装置的输出形态相符． ❖ Un000 伺服电机的实际转速 ❖ Un007 指令脉冲的速度显示 ❖ Un008 位置偏移量 ❖ Pn202，Pn203 电子齿轮比 ❖ Pn201 PG 分频比设定 ❖ Pn000.1 功能选择基本开关：控制方式选择 ❖ Pn000.0 功能选择基本开关：旋转方向选择
工作时励磁绕组与交流励磁电源相连，控U制k 绕组加控制信号电压。
交流伺服电动机原理图
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转子:
转子的形式有两种: 笼式转子空心杯转子
10
笼式转子:其绕组由高电阻率的材料制成，绕组的电阻较大，笼式转子结构简单，但其转动惯量较大。
空心杯转子:它由非磁性材料制成杯形，可看成是导条数很多的笼式转子，其杯壁很薄，因而其电阻值较大。转子在内外定子之间的气隙中旋转，因空气隙较大而需要较大的励磁电流。空心杯形转子的转动惯量较小，响应迅速。
压消失后像一般单相异步电动机那样继续转动则出现失控现象我们把这种因失控而自行旋转的现象称为14为消除交流伺服电动机的自转现象必须加大转子电阻r这是因为当控制电压消失后伺服电动机处于单相运行状态若转子电阻很大使临界转差率s1这时合成转矩的方向与电机旋转方向相反是一个制动转矩这就保证了当控制电压消失后转子仍转动时电动机将被迅速制动而停下

伺服电机和驱动器

任务提要
变频器的使用
伺服电机结构及工作原理
伺服电机驱动器的使用
技能目标
正确连接电机和驱动器
伺服电机的结构和特点
4.1伺服电机和驱动器 4.2变频器 4.3三相交流异步电机和变频器连接
控制电压
角位移或角速度
伺服主要靠脉冲来定位，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移。伺服电机本身安装有编码器，能够根据旋转角度发出脉冲，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，形成闭环，系统知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，以实现精确的定位控制，精度甚至可以达到0.001mm。
监视模式
参数设置模式
EEPROM写入模式
辅助功能模式
按下SET按钮，首先进入监视模式，此时按Mode按钮，依次会进入参数设置模式、 EEPROM写入模式和辅助功能模式。
EEPROM写入完成后，会有相应的提示。
参数保存成功，无需关闭电源重启，参数是立即生效。
参数保存成功，但需关闭电源重启，参数在重启后生效。
参数保存错误，应检查是否存在报警等错误，电源电压是否正常，然后再重新设置参数。
(a) 错误显示格式
(b) 警告显示格式
伺服驱动器
伺服驱动器MADHT1507E共有7种控制模式，即位置控制、速度控制、制。
当驱动器的电源接通以后，前面板的显示部分. 当驱动器有故障时，前面板会反复显示报警信息.
伺服驱动器显示操作模式
伺服驱动器MADHT1507E显示操作共有四种模式，分别是监视模式、参数设置模式、 EEPROM写入模式和辅助功能模式。

交流永磁同步伺服电机及其驱动技术2013PPT课件

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4.2 交流永磁同步电机磁场定向控制
力矩控制
• 由电机统一理论，电机的力矩大小可表示为
T Fr Fs sin(r s )
• 如果能保证Fr与FFs s相Nis互垂直，则因转子磁势Fr为
常数，且 T Ktis
则
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4.2 交流永磁同步电机磁场定向控制
问题可归结为： 1. 定子合成电流是一个时变量，如何把时变量
电流ia,ib采样转子位置采样计算电机实际速度速度回路PI运算
clarck变换 Park变换
电流回路PI运算 Park逆变换 SVPWM算法
输出到逆变器中断返回
4.2 交流永磁同步电机磁场定向控制
（d,q)坐标系的初始建立
β q
Fr
is
θ
nref
iqref PI
idref=0
d
nf
θ
速度、位置检测
4.2 交流永磁同步电机磁场定向控制
id, iq并不是真实的物理量，电机力矩的控制最终还是定子绕组电流ia,ib,ic或定子绕组电压ua,ub,uc实现，
因此，必须将虚拟量变换回这些真实的物理量，这可通过如上 clarke、Park 变换的逆变换实现。
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4.2 交流永磁同步电机磁场定向控制
• 由几何关系可得出空间矢量从（α,β)坐标系到（d，q)坐标系的变换关系：
β
id i cos i sin q
iq
i
sin
i
cos
iβ
id iq
cos sin
sin i
cos
i
iq
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is
id

伺服电机教学PPT教学PPT学习教案

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伺服电动机—3.交流异步伺服电动机
机械特性和调节特性
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伺服电动机—4.交流永磁伺服系统
伺服控制技术基础
◇伺服控制技术中常遇到的概念 1）闭环控制和半闭环控制：位置指令表示要求伺服电动机驱动的机构所期望的目标值，未知的实际值由位置传感器来检测。如果位置检测器能直接检测出运动机构的位置，并把位置信息反馈到控制部分，控制电机带动负载向目标位置移动，这样的闭环控制在工程上常称为全闭环控制；如果位置检测器安装在伺服电动机的轴上，通过检测电动机轴的角位移，间接地反映出运动机械的实际位置，这种方式构成的闭环控制，通常称为半闭环控制。 2）控制精度：输出量跟踪控制指令的过渡过程结束后进入稳态，在输出量与控制指令间所具有的恒定偏差，就是控制精度的量度。 3）响应特性：系统跟踪指令的速度，一般称之为系统的响应。当系统的响应很快时，系统的稳定性将变差，甚至可能产生震荡。
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伺服电动机—3.交流异步伺服电动机
控制方式
2）相位控制：保持控制电压的幅值不变，通过调节控制电压的相位，即改变控制电压相对励磁电压的相位角，实现对电机的控制。
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伺服电动机—3.交流异步伺服电动机
控制方式
3）幅值-相位控制（或称电容控制）：将励磁绕组串联电容C后，接到励磁电源上，调节控制电压的幅值来改变电动机的转速时，由于转子绕组的耦合作用，励磁回路中的电流If也发生变化，使Uf及Uca也随之改变。也就是说，控制电压Uc和Uf 的大小及它们之间的相位角也都跟着改变。是一种较常用的控制方式。
第
交流永磁伺服系统的基本结构交流永磁同步伺服系统主要由伺服控制单元、功率驱动单元、通讯接口单元、伺服电动机及相应的反馈检测器件组成，其结构组成如下图所示。其中伺服控制单元包括位置控制器、速度控制器、转矩和电流控制器等等。

交流伺服电机的工作原理PPT课件

第25页/共67页
下面以反应式步进电机为例说明步进电机的结构和工作原理。
三相反应式步进电动机的原理结构图如下：
转子
IA
A
IC C
定子内圆周定子均匀分布着六个
磁极，磁极上有
励磁绕组，每两
个相对的绕组组
IB
成一相。采用Y B 连接，转子有四
个齿。
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1.工作原理由于磁力线总是要通过磁阻最小的路径闭合，因
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交流伺服电动机的特点：不仅要求它在静止状态下，能服从控制信号的命令而转动，而且要求在电动机运行时如果控制电压变为零，电动机立即停转。
但如果交流伺服电动机的参数选择和一般单相异步电动机相似，电动机一经转动，即使控制等于零，电动机仍继续转动，电动机失去控制，这种现象称为“自转”。
由机械特性可知：
n=f(T)曲线(U1=常数)
(1) 一定负载转矩下，当磁通不变时，U2 n。
(2) U2=0时，电机立即停转。电动机反转：改变电枢电压的极性，电动机反转。
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应用：直流伺服电机的特性较交流伺服电机硬。通常
应用于功率稍大的系统中，如随动系统中的位置控制等。
直流伺服电机输出功率一般为1-600W。
加在控制绕组上的控制电压大小变化时，其产生的旋转磁场的椭圆度不同，从而产生的电磁转矩也不同，从而改变电动机的转速。
交流伺服电动机n 的机械特性如图所示。
o
不同控制电压下的机械特性曲线
T
n=f(T), U1=常数
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在励磁电压不变的情况下，随着控制电压的下降，特性曲线下移。在同一负载转矩作用时，电动机转速随控制电压的下降而均匀减小。

伺服系统总结(电机和驱动)ppt课件

；...
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(1) 液压伺服控制系统液压伺服控制系统是以电机提供动力基础，使用液压泵将机械能转化为压力，推动液压油。通过控制各种阀门改变液压油的流向，从而推动液压缸做出不同行程、不同方向的动作，完成各种设备不同的动作需要。液压伺服控制系统按照偏差信号获得和传递方式的不同分为机-液、电-液、气-液等,其中应用较多的是机-液和电-液控制系统。按照被控物理量的不同,液压伺服控制系统可以分为位置控制、速度控制、力控制、加速度控制、压力控制和其他物理量控制等。液压控制系统还可以分为节流控制(阀控)式和容积控制(泵控)式。在机械设备中,主要有机-液伺服系统和电-液伺服系统。
伺服系统介绍
；...
1
目录
伺服系统概述
系统结构原理以及分类
伺服电机
伺服驱动
编码器以及制动方式介绍
伺服与步进区别
伺服选型
；...
2
一、伺服系统概述
伺服系统(servomechanism)又称随动系统，是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。伺服系统使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任意变化的自动控制系统。它的主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制非常灵活方便。
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(4) 电液伺服控制系统它是一种由电信号处理装置和液压动力机构组成的反馈控制系统。最常见的有电液位置伺服系统、电液速度控制系统和电液力(或力矩)控制系统。以上是我们常用到的四种伺服系统，他们的工作原理和性能以及可以应用的范围都有所区别，各有自己的特点和优缺点。因此在选择或者购买的时候，就需要根据系统的需要以及需要控制的参数和实现的性能，通过计算后在选择合适的产品。

伺服电机结构及工作原理42632ppt课件

最新课件
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三、交直流伺服电动机的区别
直流伺服电动机的缺点： ① 电刷和换向器易磨损，换向时产生火花，限制转速 ② 结构复杂，制造困难，成本高交流伺服电动机的优点： ① 结构简单，成本低廉，转子惯量较直流电机小 ② 交流电动机的容量大于直流电动机
最新课件
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伺服系统的性能要求
一、基本要求
1、位移精度高
转矩的方向与电机旋转方向相反，
是一个制动转矩，这就保证了当控
制电压消失后转子仍转动时，电动
机将被迅速制动而停下。转子电阻
加大后，不仅可以消除自转，还具
有扩大调速范围、改善调节特性、
提高反应速度等优点。
最新课件
图8.3 伺服电动机单相运行时的M-S曲线
5
3．控制方法
可采用下列三种方法来控制伺服电动机的转速高低及旋转方向。
（1）幅值控制保持控制电压与励磁电压间的相位差不变，仅改变控制电压的幅值。
（2）相位控制保持控制电压的幅值不变，仅改变控制电压与励磁电压间的相位差。
（3）幅-相控制同时改变控制电压的幅值和相位。
最新课件
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二、直流伺服电动机
1．基本结构
传统的直流伺服电动机动实质是容量较小的
普通直流电动机，有他励式和永磁式两种，其结构与普通直流电动机的结构基本相同。
最新课件
1
一、交流伺服电动机
1．基本结构
交流伺服电动机主要由定子和转子构成。
定子铁心通常用硅钢片
叠压而成。定子铁心表面的
槽内嵌有两相绕组，其中一
相绕组是励磁绕组，另一相
绕组是控制绕组，两相绕组
在空间位置上互差90°电角
度。工作时励磁绕组f与交流

伺服电机和伺服驱动器的使用介绍

伺服电机和伺服驱动器的使用介绍一、伺服电机• 伺服驱动器的控制原理伺服电机和伺服驱动器是一个有机的整体，伺服电动机的运行性能是电动机及其驱动器二者配合所反映的综合效果。

1、永磁式同步伺服电动机的基本结构图1为一台8极的永磁式同步伺服电动机结构截面图，其定子为硅钢片叠成的铁芯和三相绕组，转子是由高矫顽力稀土磁性材料（例如钕铁錋）制成的磁极。

为了检测转子磁极的位置，在电动机非负载端的端盖外面还安装上光电编码器。

驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。

伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。

图1 永磁式同步伺服电动机的结构图2 所示为一个两极的永磁式同步电机工作示意图，当定子绕组通上交流电源后，就产生一旋转磁场，在图中以一对旋转磁极N、S表示。

当定子磁场以同步速n1逆时针方向旋转时，根据异性相吸的原理，定子旋转磁极就吸引转子磁极，带动转子一起旋转，转子的旋转速度与定子磁场的旋转速度（同步转速n1）相等。

当电机转子上的负载转矩增大时，定、转子磁极轴线间的夹角θ就相应增大，导致穿过各定子绕组平面法线方向的磁通量减少，定子绕组感应电动势随之减小，而使定子电流增大，直到恢复电源电压与定子绕组感应电动势的平衡。

这时电磁转矩也相应增大，最后达到新的稳定状态，定、转子磁极轴线间的夹角θ称为功率角。

虽然夹角θ会随负载的变化而改变，但只要负载不超过某一极限，转子就始终跟着定子旋转磁场以同步转速n1转动，即转子的转速为：（1-1）图 2 永磁同步电动机的工作原理电磁转矩与定子电流大小的关系并不是一个线性关系。

事实上，只有定子旋转磁极对转子磁极的切向吸力才能产生带动转子旋转的电磁力矩。

因此，可把定子电流所产生的磁势分解为两个方向的分量，沿着转子磁极方向的为直轴（或称d轴）分量，与转子磁极方向正交的为交轴（或称q轴）分量。

显然，只有q轴分量才能产生电磁转矩。

由此可见，不能简单地通过调节定子电流来控制电磁转矩，而是要根据定、转子磁极轴线间的夹角θ确定定子电流磁势的q轴和d轴分量的方向和幅值，进而分别对q轴分量和d轴分量加以控制，才能实现电磁转矩的控制。