伺服电机工作原理图
交流伺服电机内部结构图及原理
一、交流伺服电机结构图二、原理交流伺服电机在定子上装有两个位置互差90°的绕组,一个是励磁绕组Rf,它始终接在交流电压Uf上；另一个是控制绕组L,联接控制信号电压Uc;所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机;交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式,但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性,无"自转"现象和快速响应的性能,它与普通电动机相比,应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点;目前应用较多的转子结构有两种形式：一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子,为了减小转子的转动惯量,转子做得细长；另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子,杯壁很薄,仅,为了减小磁路的磁阻,要在空心杯形转子内放置固定的内定子.空心杯形转子的转动惯量很小,反应迅速,而且运转平稳,因此被广泛采用;交流伺服电动机在没有控制电压时,定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场,转子静止不动;当有控制电压时,定子内便产生一个旋转磁场,转子沿旋转磁场的方向旋转,在负载恒定的情况下,电动机的转速随控制电压的大小而变化,当控制电压的相位相反时,伺服电动机将反转;交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似,但前者的转子电阻比后者大得多,所以伺服电动机与单机异步电动机相比,有三个显着特点：1、起动转矩大,由于转子电阻大,其转矩特性曲线如图3中曲线1所示,与普通异步电动机的转矩特性曲线2相比,有明显的区别;它可使临界转差率S0＞1,这样不仅使转矩特性机械特性更接近于线性,而且具有较大的起动转矩;因此,当定子一有控制电压,转子立即转动,即具有起动快、灵敏度高的特点;2、运行范围较广.3、无自转现象正常运转的伺服电动机,只要失去控制电压,电机立即停止运转;当伺服电动机失去控制电压后,它处于单相运行状态,由于转子电阻大,定子中两个相反方向旋转的旋转磁场与转子作用所产生的两个转矩特性T1－S1、T2－S2曲线以及合成转矩特性T－S曲线交流伺服电动机的输出功率一般是;当电源频率为50Hz,电压有36V、110V、220、380V；当电源频率为400Hz,电压有20V、26V、36V、115V等多种;交流伺服电动机运行平稳、噪音小;但控制特性是非线性,并且由于转子电阻大,损耗大,效率低,因此与同容量直流伺服电动机相比,体积大、重量重,所以只适用于的小功率控制系统;。
伺服系统包含哪些(基本组成_工作原理_应用)
伺服系统包含哪些(基本组成_工作原理_应用)
伺服系统的结构组成机电一体化的伺服控制系统的结构、类型繁多，但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。
下图给出了伺服系统组成原理框图。
图伺服系统组成原理框图
1.比较环节
比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入间的偏差信
2.控制器
控制器通常是计算机或PID控制电路，其主要任务是对比较元件输出的偏差信号进行变换处理，以控制执行元件按要求动作。
3.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化成机械能，驱动被控对象工作。
机电一体化系统中的执行元件一般指各种电机或液压、气动伺服机构等。
4.被控对象
5.检测环节
检测环节是指能够对输出进行测量并转换成比较环节所需要的量纲的装置，一般包括传感器和转换电路。
伺服系统工作原理伺服系统是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标的任意变化而变化的自动控制系统，即伺服系统是具有反馈的闭环自动控制系统。
它由计算机数字控制系统、伺服驱动器、伺服电动机、速度和位置传感器等组成。
计算机数字控制系统用来存储零件加工程序，根据编码器反馈回来的信息进行各种插补运算和软件实时控制，向各坐标轴的伺服驱动系统发出各种控制命令。
伺服驱动器和伺服电动机接收到计算机数字控制系统的控制命令后，对功率进行放大、变换与调控等处理，能够快速平滑调。
伺服电机内部结构及其工作原理
伺服机电内部结构之迟辟智美创作伺服机电工作原理伺服机电原理一、交流伺服电念头交流伺服电念头定子的构造基本上与电容分相式单相异步电念头相似.其定子上装有两个位置互差90°的绕组，一个是励磁绕组Rf，它始终接在交流电压Uf上；另一个是控制绕组L，联接控制信号电压Uc.所以交流伺服电念头又称两个伺服电念头.交流伺服电念头的转子通常做成鼠笼式，但为了使伺服电念头具有较宽的调速范围、线性的机械特性，无“自转”现象和快速响应的性能，它与普通电念头相比，应具有转子电阻年夜和转动惯量小这两个特点.目前应用较多的转子结构有两种形式：一种是采纳高电阻率的导电资料做成的高电阻率导条的鼠笼转子，为了减小转子的转动惯量，转子做得细长；另一种是采纳铝合金制成的空心杯形转子，杯壁很薄，仅，为了减小磁路的磁阻，要在空心杯形转子内放置固定的内定子.空心杯形转子的转动惯量很小，反应迅速，而且运转平稳，因此被广泛采纳.交流伺服电念头在没有控制电压时，定子内只有励磁绕组发生的脉动磁场，转子静止不动.当有控制电压时，定子内便发生一个旋转磁场，转子沿旋转磁场的方向旋转，在负载恒定的情况下，电念头的转速随控制电压的年夜小而变动，当控制电压的相位相反时，伺服电念头将反转.交流伺服电念头的工作原理与分相式单相异步电念头虽然相似，但前者的转子电阻比后者年夜很多，所以伺服电念头与单机异步电念头相比，有三个显著特点：1、起动转矩年夜由于转子电阻年夜，其转矩特性曲线如图3中曲线1所示，与普通异步电念头的转矩特性曲线2相比，有明显的区别.它可使临界转差率S0＞1，这样不单使转矩特性（机械特性）更接近于线性，而且具有较年夜的起动转矩.因此，当定子一有控制电压，转子立即转动，即具有起动快、灵敏度高的特点.2、运行范围较广3、无自转现象正常运转的伺服电念头，只要失去控制电压，机电立即停止运转.当伺服电念头失去控制电压后，它处于单相运行状态，由于转子电阻年夜，定子中两个相反方向旋转的旋转磁场与转子作用所发生的两个转矩特性（T1－S1、T 2－S2曲线）以及合成转矩特性（T－S曲线）交流伺服电念头的输出功率一般是.当电源频率为50H z，电压有36V、110V、220、380V；当电源频率为400H z，电压有20V、26V、36V、115V等多种.交流伺服电念头运行平稳、噪音小.但控制特性是非线性，而且由于转子电阻年夜，损耗年夜，效率低，因此与同容量直流伺服电念头相比，体积年夜、重量重，所以只适用于的小功率控制系统.交流伺服电念头原理？伺服机电内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时机电自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比力，调整转子转动的角度.伺服机电的精度决定于编码器的精度（线数）.伺服电念头在伺服系统中控制机械元件运转的发念头.是一种补助马达间接变速装置.又称执行电念头，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电念头轴上的角位移或角速度输出.分为直流和交流伺服电念头两年夜类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降，作用：伺服机电,可使控制速度,位置精度非常准确.直流伺服机电分为有刷和无刷机电.有刷机电本钱低，结构简单，启动转矩年夜，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护方便（换碳刷），发生电磁干扰，对环境有要求.因此它可以用于对本钱敏感的普通工业和民用场所.无刷机电体积小，重量轻，出力年夜，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定.控制复杂，容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相.机电免维护，效率很高，运行温度低，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境.交流伺服机电也是无刷机电，分为同步和异步机电，目前运动控制中一般都用同步机电，它的功率范围年夜，可以做到很年夜的功率.年夜惯量，最高转动速度低，且随着功率增年夜而快速降低.因而适合做低速平稳运行的应用.伺服电念头基本知识讲解伺服电念头伺服电念头又叫执行电念头，或叫控制电念头.在自动控制系统中，伺服电念头是一个执行元件，它的作用是把信号（控制电压或相位）变换成机械位移，也就是把接收到的电信号酿成机电的一定转速或角位移.其容量一般在0.1-100W,经常使用的是30W以下.伺服电念头有直流和交流之分.一、交流伺服电念头交流伺服电念头定子的构造基本上与电容分相式单相异步电念头相似，如图1所示.其定子上装有两个位置互差90°的绕组，一个是励磁绕组Rf，它始终接在交流电压Uf 上；另一个是控制绕组L，联接控制信号电压Uc.所以交流伺服电念头又称两个伺服电念头.交流伺服电念头的转子通常做成鼠笼式，但为了使伺服电念头具有较宽的调速范围、线性的机械特性，无“自转”现象和快速响应的性能，它与普通电念头相比，应具有转子电阻年夜和转动惯量小这两个特点.目前应用较多的转子结构有两种形式：一种是采纳高电阻率的导电资料做成的高电阻率导条的鼠笼转子，为了减小转子的转动惯量，转子做得细长；另一种是采纳铝合金制成的空心杯形转子，杯壁很薄，仅0.2-0.3mm，为了减小磁路的磁阻，要在空心杯形转子内放置固定的内定子，如图2所示.空心杯形转子的转动惯量很小，反应迅速，而且运转平稳，因此被广泛采纳.图1 交流伺服电念头原理图图2 空心杯形转子伺服电念头结构交流伺服电念头在没有控制电压时，定子内只有励磁绕组发生的脉动磁场，转子静止不动.当有控制电压时，定子内便发生一个旋转磁场，转子沿旋转磁场的方向旋转，在负载恒定的情况下，电念头的转速随控制电压的年夜小而变动，当控制电压的相位相反时，伺服电念头将反转.交流伺服电念头的工作原理与分相式单相异步电念头虽然相似，但前者的转子电阻比后者年夜很多，所以伺服电念头与单机异步电念头相比，有三个显著特点：1、起动转矩年夜由于转子电阻年夜，其转矩特性曲线如图3中曲线1所示，与普通异步电念头的转矩特性曲线2相比，有明显的区别.它可使临界转差率S0＞1，这样不单使转矩特性（机械特性）更接近于线性，而且具有较年夜的起动转矩.因此，当定子一有控制电压，转子立即转动，即具有起动快、灵敏度高的特点.图3 伺服电念头的转矩特性2、运行范围较宽如图3所示，较差率S在0到1的范围内伺服电念头都能稳定运转.3、无自转现象正常运转的伺服电念头，只要失去控制电压，机电立即停止运转.当伺服电念头失去控制电压后，它处于单相运行状态，由于转子电阻年夜，定子中两个相反方向旋转的旋转磁场与转子作用所发生的两个转矩特性（T1－S1、T2－S 2曲线）以及合成转矩特性（T－S曲线）如图4所示，与普通的单相异步电念头的转矩特性（图中T′－S曲线）分歧.这时的合成转矩T是制动转矩，从而使电念头迅速停止运转.图4 伺服电念头单相运行时的转矩特性图5是伺服电念头单相运行时的机械特性曲线.负载一按时，控制电压Uc愈高，转速也愈高，在控制电压一按时，负载增加，转速下降.图5 伺服电念头的机械特性交流伺服电念头的输出功率一般是0.1-100W.当电源频率为50Hz，电压有36V、110V、220、380V；当电源频率为400Hz，电压有20V、26V、36V、115V等多种.交流伺服电念头运行平稳、噪音小.但控制特性是非线性，而且由于转子电阻年夜，损耗年夜，效率低，因此与同容量直流伺服电念头相比，体积年夜、重量重，所以只适用于0.5-100W的小功率控制系统.二、直流伺服电念头直流伺服电念头的结构和一般直流电念头一样，只是为了减小转动惯量而做得细长一些.它的励磁绕组和电枢分别由两个自力电源供电.也有永磁式的，即磁极是永久磁铁.通常采纳电枢控制，就是励磁电压f一定，建立的磁通量Φ也是定值，而将控制电压Uc加在电枢上，其接线图如图6所示.图6 直流伺服电念头接线图直流伺服电念头的机构特性（n=f(T)）和直流他励电念头一样，也用下式暗示：n=Uc/KE?Φ-Ra/KE?KT?Φ?T图7 是直流伺服电念头在分歧控制电压下（Uc为额定控制电压）的机械特性曲线.由图可见：在一定负载转矩下，当磁通不变时，如果升高电枢电压，机电的转速就升高；反之，降低电枢电压，转速就下降；当Uc＝0时，电念头立即停转.要电念头反转，可改变电枢电压的极性.图7 直流伺服电念头的n=f(T)曲线直流伺服电念头和交流伺服电念头相比，它具有机械特性较硬、输出功率较年夜、不自转，起动转矩年夜等优点.交流的伺服电念头的原理交流伺服机电的定子装有三相对称的绕组，而转子是永久磁极.当定子的绕组中通过三相电源后，定子与转子之间肯定发生一个旋转场.这个旋转磁场的转速称为同步转速.机电的转速也就是磁场的转速.由于转子有磁极，所以在极低频率下也能旋转运行.所以它比异步机电的调速范围更宽.而与直流伺服机电相比，它没有机械换向器，特别是它没有了碳刷，完全排除换向时发生火花对机械造成的磨损，另外交流伺服机电自带一个编码器.可以随时将机电运行的情况“陈说”给驱动器，驱动器又根据获得的“陈说”更精确的控制机电的运行.由此可见交流伺服机电优点确实很多.可是技术含量也高了，价格也高了.最重要是对交流伺服机电的调试技术提高了.也就是机电虽好，如果调试欠好一样是问题多多. 伺服机电内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时机电自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比力，调整转子转动的角度.伺服机电的精度决定于编码器的精度（线数）.4. 什么是伺服机电？有几种类型？工作特点是什么？答：伺服电念头又称执行电念头，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电念头轴上的角位移或角速度输出.分为直流和交流伺服电念头两年夜类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降，请问交流伺服机电和无刷直流伺服机电在功能上有什么区别？答：交流伺服要好一些，因为是正弦波控制，转矩脉动小.直流伺服是梯形波.但直流伺服比力简单，廉价.永磁交流伺服电念头20世纪80年代以来，随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术的发展，永磁交流伺服驱动技术有了突出的发展，各国著名电气厂商相继推出各自的交流伺服电念头和伺服驱动器系列产物其实不竭完善和更新.交流伺服系统已成为今世高性能伺服系统的主要发展方向，使原来的直流伺服面临被淘汰的危机.90年代以后，世界各国已经商品化了的交流伺服系统是采纳全数字控制的正弦波电念头伺服驱动.交流伺服驱动装置在传动领域的发展日新月异.永磁交流伺服电念头同直流伺服电念头比力，主要优点有：⑴无电刷和换向器，因此工作可靠，对维护和调养要求低.⑵定子绕组散热比力方便.⑶惯量小，易于提高系统的快速性.⑷适应于高速年夜力矩工作状态.⑸同功率下有较小的体积和重量.伺服电念头的介绍伺服电念头（或称执行电念头）是自动控制系统和计算装置中广泛应用的一种执行元件.其作用为把接受的电信号转换为电念头转轴的角位移或角速度.按电流种类的分歧，伺服电念头可分为直流和交流两年夜类.一、交流伺服电念头1、结构和原理交流伺服电念头的定子绕组和单相异步电念头相似，它的定子上装有两个在空间相差90°电角度的绕组，即励磁绕组和控制绕组.运行时励磁绕组始终加上一定的交流励磁电压，控制绕组上则加年夜小或相位随信号变动的控制电压.转子的结构形式笼型转子和空心杯型转子两种.笼型转子的结构与一般笼型异步电念头的转子相同，但转子做的细长，转子导体用高电阻率的资料作成.其目的是为了减小转子的转动惯量，增加启动转矩对输入信号的快速反应和克服自转现象.空心杯形转子交流伺服电念头的定子分为外定子和内定子两部份.外定子的结构与笼型交流伺服电念头的定子相同，铁心槽内放有两相绕组.空心杯形转子由导电的非磁性资料（如铝）做成薄壁筒形，放在内、外定子之间.杯子底部固定于转轴上，杯臂薄而轻，厚度一般在0.2—0. 8mm，因而转动惯量小，举措快且灵敏.交流伺服电念头的工作原理和单相异步电念头相似，LL 是有固定电压励磁的励磁绕组，LK是有伺服放年夜器供电的控制绕组，两相绕组在空间相差90°电角度.如果IL与Ik 的相位差为90°，而两相绕组的磁动势幅值又相等，这种状态称为对称状态.与单相异步电念头一样，这时在气隙中发生的合成磁场为一旋转磁场，其转速称为同步转速.旋转磁场与转子导体相对切割，在转子中发生感应电流.转子电流与旋转磁场相互作用发生转矩，使转子旋转.如果改变加在控制绕组上的电流的年夜小或相位差，就破坏了对称状态，使旋转磁场减弱，电念头的转速下降.机电的工作状态越分歧毛病称，总电磁转矩就越小，当除去控制绕组上信号电压以后，电念头立即停止转动.这是交流伺服电念头在运行上与普通异步电念头的区别.交流伺服电念头有以下三种转速控制方式：（1）幅值控制控制电流与励磁电流的相位差坚持90°不变，改变控制电压的年夜小.（2）相位控制控制电压与励磁电压的年夜小，坚持额定值不变，改变控制电压的相位.（3）幅值—相位控制同时改变控制电压幅值和相位.交流伺服电念头转轴的转向随控制电压相位的反相而改变.2 工作特性和用途伺服电念头的工作特性是以机械特性和调节特性为表征.在控制电压一按时，负载增加，转速下降；它的调节特性是在负载一按时，控制电压越高，转速也越高.伺服电念头有三个显著特点：（1）启动转矩年夜由于转子导体电阻很年夜，可使临界转差率Ｓｍ＞１，定子一加上控制电压，转子立即启动运转．（２）运行范围宽在转差率从０到１的范围内都能稳定运转．（３）无自转现象控制信号消失后，电念头旋转不竭的现象称＂自转＂．自转现象破坏了伺服性，显然要防止．正常运转的伺服电念头只要失去控制电压后，伺服电念头就处于单相运行状态.由于转子导体电阻足够年夜，使得总电磁转矩始终是制动性的转矩，当电念头正转时失去Ｕｋ（控制电压），发生的转矩为负（０＜Ｓ＜１）.而反转时失去UK，发生的转矩为正（1〈S〈2时〉，不会发生自转现象，可以自行制动，迅速停止运转，这也是交流伺服电念头与异步电念头的重要区别.分歧类型的交流伺服电念头具有分歧的特点.笼型转子交流伺服电念头具有励磁电流较小、体积较小、机械强度高等特点；可是低速运行不够平稳，有颤动现象.空心杯形转子交流伺服电念头具有结构简单、维护方便、转动惯量小、运行平滑、噪声小、没有无线电干扰、无颤动现象等优点；可是励磁电流较年夜，体积也较年夜，转子易变形，性能上不及直流伺服电念头.交流伺服电念头适用于0.1—100W小功率自动控制系统中，频率有50Hz、400Hz等多种.笼型转子交流伺服电念头产物为SL系列.空心杯形转子交流伺服电念头为SK系列，用于要求运行平滑的系统中.二、直流伺服电念头直流伺服电念头的基本结构与普通他励直流电念头一样，所分歧的是直流伺服电念头的电枢电流很小，换向其实不困难，因此都不用装换向磁极，而且转子做得细长，气隙较小，磁路不饱和，电枢电阻较年夜.按励磁方式分歧，可分为电磁式和永磁式两种，电磁式直流伺服电念头的磁场由励磁绕组发生，一般用他励式；永磁式直流伺服电念头的磁场由永久磁铁发生，无需励磁绕组和励磁电流，可减小体积和损耗.为了适应各种分歧系统的需要，从结构上作了许多改进，又发展了低惯量的无槽电枢、空心杯形电枢、印制绕组电枢和无刷直流伺服电念头等品种.电磁式直流伺服电念头的工作原理和他励式直流电念头同，因此电磁式直流伺服电念头有两种控制转速方式：电枢控制和磁场控制.对永磁式直流伺服电念头来说，固然只有电枢控制调速一种方式.由于磁场控制调速方式的性能不如电枢控制调速方式，故直流伺服电念头一般都采纳电枢控制调速.直流伺服电念头转轴的转向随控制电压的极性改变而改变.直流伺服电念头的机械特性与他励直流电念头相似，即n= n0-αT.当励磁不变时，对分歧电压Ua有一组下降的平行直线.直流伺服电念头适用于功率稍年夜（1—600W）的自动控制系统中.与交流伺服电念头相比，它的调速线性好，体积小，质量轻，启动转矩年夜，输出功率年夜.但它的结构复杂，特别是低速稳定性差，有火花会引起无线电干扰.近年来，发展了低惯量的无槽电枢电念头、空心杯形电枢电念头、印制绕组电枢电念头和无刷直流伺服电念头，来提高快速响应能力，适应自动控制系统的发展需要，如电视摄象机、录音机、X—Y函数记录永磁交流伺服电念头20世纪80年代以来，随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术的发展，永磁交流伺服驱动技术有了突出的发展，各国著名电气厂商相继推出各自的交流伺服电念头和伺服驱动器系列产物其实不竭完善和更新.交流伺服系统已成为今世高性能伺服系统的主要发展方向，使原来的直流伺服面临被淘汰的危机.90年代以后，世界各国已经商品化了的交流伺服系统是采纳全数字控制的正弦波电念头伺服驱动.交流伺服驱动装置在传动领域的发展日新月异.永磁交流伺服电念头同直流伺服电念头比力，主要优点有：⑴无电刷和换向器，因此工作可靠，对维护和调养要求低.⑵定子绕组散热比力方便.⑶惯量小，易于提高系统的快速性.⑷适应于高速年夜力矩工作状态.⑸同功率下有较小的体积和重量.自从德国MANNESMANN的Rexroth公司的Indramat分部在1978年汉诺威贸易展览会上正式推出MAC永磁交流伺服电念头和驱动系统，这标识表记标帜着此种新一代交流伺服技术已进入实用化阶段.到20世纪80年代中后期，各公司都已有完整的系列产物.整个伺服装置市场都转向了交流系统.早期的模拟系统在诸如零漂、抗干扰、可靠性、精度和柔性等方面存在缺乏，尚不能完全满足运动控制的要求，近年来随着微处置器、新型数字信号处置器（DS P）的应用，呈现了数字控制系统，控制部份可完全由软件进行，分别称为摪胧只瘮或摶旌鲜綌、撊只瘮的永磁交流伺服系统.到目前为止，高性能的电伺服系统年夜多采纳永磁同步型交流伺服电念头，控制驱动器多采纳快速、准确定位的全数字位置伺服系统.典范生产厂家如德国西门子、美国科尔摩根和日本松下及安川等公司.日本安川机电制作所推出的小型交流伺服电念头和驱动器，其中D系列适用于数控机床（最高转速为1000r/mi n，力矩为0.25～2.8N.m），R系列适用于机器人（最高转速为3000r/min，力矩为0.016～0.16N.m）.之后又推出M、F、S、H、C、G 六个系列.20世纪90年代先后推出了新的D系列和R系列.由旧系列矩形波驱动、8051单片机控制改为正弦波驱动、80C、154CPU和门阵列芯片控制，力矩摆荡由24％降低到7％，并提高了可靠性.这样，只用了几年时间形成了八个系列（功率范围为0.05～6k W）较完整的体系，满足了工作机械、搬运机构、焊接机械人、装配机器人、电子部件、加工机械、印刷机、高速卷绕机、绕线机等的分歧需要.以生产机床数控装置而著名的日本法奴克（Fanuc）公司，在20世纪80年代中期也推出了S系列（13个规格）和L系列（5个规格）的永磁交流伺服电念头.L系列有较小的转动惯量和机械时间常数，适用于要求特别快速响应的位置伺服系统.日本其他厂商，例如：三菱电念头（HC-KFS、HC-MF S、HC-SFS、HC-RFS和HC-UFS系列）、东芝精机（SM 系列）、年夜隈铁工所(BL系列）、三洋电气（BL系列）、立石机电（S系列）等众多厂商也进入了永磁交流伺服系统的竞争行列.德国力士乐公司（Rexroth）的Indramat分部的MAC系列交流伺服电念头共有7个机座号92个规格.德国西门子（Siemens）公司的IFT5系列三相永磁交流伺服电念头分为标准型和短型两年夜类，共8个机座号98种规格.据称该系列交流伺服电念头与相同输出力矩的直流伺服电念头IHU系列相比，重量只有后者的1／2，配套的晶体管脉宽调制驱动器6SC61系列，最多的可供6个轴的电念头控制.德国宝石（BOSCH）公司生产铁氧体永磁的SD系列（17个规格）和稀土永磁的SE系列（8个规格）交流伺服电念头和Servodyn SM系列的驱动控制器.美国著名的伺服装置生产公司Gettys曾一度作为Gould 电子公司一个分部（Motion Control Division），生产M600系列的交流伺服电念头和A600 系列的伺服驱动器.后合并到AEG，恢复了Gettys名称，推出A700全数字化的交流伺服系统.美国A-B（ALLEN-BRADLEY）公司驱动分部生产1326型铁氧体永磁交流伺服电念头和1391型交流PWM伺服控制器.电念头包括3个机座号共30个规格.I.D.（Industrial Drives）是美国著名的科尔摩根（Kollmor gen）的工业驱动分部，曾生产BR-210、BR-310、BR-51 0 三个系列共41个规格的无刷伺服电念头和BDS3型伺服驱动器.自1989年起推出了全新系列设计的摻鹣盗袛（Gol dline）永磁交流伺服电念头，包括B（小惯量）、M（中惯量）和EB（防爆型）三年夜类，有10、20、40、60、80五种机座号，每年夜类有42个规格，全部采纳钕铁硼永磁资料，力矩范围为0.84～111.2N.m，功率范围为0.5 4～15.7kW.配套的驱动器有BDS4（模拟型）、BDS5（数字型、含位置控制）和Smart Drive（数字型）三个系列，。
伺服电机内部结构及其工作原理
创作编号：BG7531400019813488897SX创作者：别如克*伺服电机内部结构伺服电机工作原理伺服电机原理一、交流伺服电动机交流伺服电动机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似.其定子上装有两个位置互差90°的绕组，一个是励磁绕组Rf，它始终接在交流电压Uf上；另一个是控制绕组L，联接控制信号电压Uc。
所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。
交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式，但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性，无“自转”现象和快速响应的性能，它与普通电动机相比，应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。
目前应用较多的转子结构有两种形式：一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子，为了减小转子的转动惯量，转子做得细长；另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子，杯壁很薄，仅0.2-0.3mm，为了减小磁路的磁阻，要在空心杯形转子内放置固定的内定子.空心杯形转子的转动惯量很小，反应迅速，而且运转平稳，因此被广泛采用。
交流伺服电动机在没有控制电压时，定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场，转子静止不动。
当有控制电压时，定子内便产生一个旋转磁场，转子沿旋转磁场的方向旋转，在负载恒定的情况下，电动机的转速随控制电压的大小而变化，当控制电压的相位相反时，伺服电动机将反转。
交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似，但前者的转子电阻比后者大得多，所以伺服电动机与单机异步电动机相比，有三个显著特点：1、起动转矩大由于转子电阻大，其转矩特性曲线如图3中曲线1所示，与普通异步电动机的转矩特性曲线2相比，有明显的区别。
它可使临界转差率S0＞1，这样不仅使转矩特性（机械特性）更接近于线性，而且具有较大的起动转矩。
因此，当定子一有控制电压，转子立即转动，即具有起动快、灵敏度高的特点。
2、运行范围较广3、无自转现象正常运转的伺服电动机，只要失去控制电压，电机立即停止运转。
直流伺服电机PPT课件
电流反馈
功放
第14页/共47页
G
M
§6.4 直流伺服电机 （五） 直流进给运动的速度控制（2）PWM调速系统
① 主回路：
大功率晶体管开关放大器； ② 控制回路：功率整流器。
速度调节器；
电流调节器；
固定频率振荡器及三角波发生器；
脉宽调制器和基极驱动电路。
区别：
与晶闸管调速系统比较，速度调节器和电流调节
2） 脉宽调制器
同向加法放大器电路图 U S r –速度指令转化过
来的直流电压
U△
R1
U Sr
R1
R2
+ +12V
-
R3
USC
U △- 三角波
USC- 脉宽调制器的输
出（ U S r +U △ ）
调制波形图
U △+U S r
U△
+U S r
o
o
t
-12V U △+U S r
t
o
-U S r
t
U SC
电机转速与理想空载转速的差
（6.7）
ω（n） △ω
ωO
O
TL TS T
图6.7 直流电机的机械特性
第3页/共47页
§6.4 直流伺服电机 （二）一般直流电机的工作特性
2. 动态特性 直流电机的动态力矩平衡方程式为
TM TL J d
dt
式中
TM ─电机电磁转矩； TL ─ 折算到电机轴上的负载转矩； ω ─ 电机转子角速度； J ─ 电机转子上总转动惯量；
（6.1）
KT —转矩常数； Φ—磁场磁通；Ia —电枢电流；TM —电磁
转矩。电枢回路的电压平衡方程式为:
伺服电机及其控制原理-PPT
开环伺服控制回路
位置控制 控制器 （ＮＣ装置）
步进 驱动器
步进马达
指令脉冲
脉冲马达
１脉冲 ＝ １步进角
例 步进角 ０.３６°的情况 １脉冲 → ０.３６°的动作
１０００脉冲 → ３６０°（１圈）
开环伺服控制回路
位置控制 控制器 （ＮＣ装置）
步进 驱动器
步进马达
位置 ＝ 脉冲数 速度 ＝ 脉冲频率
42
问题8：伺服电机过热（电机烧毁）。
原因：1、负载惯性（负荷）太大，增大电机和控制器 的容量；2、设备（机械）松动、脱落，重新确认设备 （机械）各部件；3、与驱动器接线错误，确认电机和 控制器名牌，根据说明书检查是否接线错误。4、电机 轴承故障。5、电机故障（接地、缺相等）
43
3.1 伺服控制器概述
伺服驱动器（servo drives） 又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”，是 用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似 于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统 的一部分，主要应用于高精度的定位系统。
44
伺服控制器的作用
1、按照定位指令装置输出的脉冲串，对工件进行定位控制。 2、伺服电机锁定功能：当偏差计数器的输出为零时，如果有外力
34
需要我们注意的是： 伺服电机实际使用当中，必须了解电
机的型号规格，确认好电机编码器的分 辨率，才能选择合适的伺服控制器。
35
松下伺服电机常见故障分析
问题1：对伺服电机进行机械安装时，应该 注意什么问题？
由于每台伺服电机都带有编码器，它是一个十分容易碎 的精密光学器件，过大的冲击力会使其破坏。因而在安 装的过程中要避免对编码器使用过大的冲击力。
开环伺服系统结构简图
数控装置发出脉冲指令，经过脉冲分配和功 率放大后，驱动步进电机和传动件的累积误 差。因此，开环伺服系统的精度低，一般可 达到0.01mm左右，且速度也有一定的限制。
2两相异步伺服电机
控制绕组负序等效电路 Rr f X 2s Rsf X ca
Z f2 U12 I f2 U f2
X mc
r X
U f 1
励磁绕组正序等效电路
励磁绕组负序等效电路
两相异步伺服电动机系统
每一相序的电流分量只在它对应相序的阻抗中产生电压降。即 正序电流只在正序阻抗中产生电压降，而负序电流只在负序阻 抗中产生电压降。在励磁绕组和控制绕组回路中有电压方程：
1,U c U f
0 1,0 U c U f
2.相位控制
控制电压的幅值保持不变，通过改变控制电压对激磁电 压的相角来实现对电机的控制。
两相异步伺服电动机系统
两相异步伺服电动机系统
1 sin 由于与激磁电压相差90度的电压为： jU 所以信号系数定义为：
0, 0
圆形旋转磁场，电机处于对称运行状态
脉动磁场，电机不对称程度最大
0 e 1 椭圆形旋转磁场，可用两个反向旋转的圆形旋 转磁场表示
两相异步伺服电动机系统
1. 幅值控制时的静态特性
n*
1.0
T* =0
0.5
0. 2
0. 4
0. 6
0. 8
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
e
幅值控制时的机械特性
两相异步伺服电动机系统
工作原理：
与普通两相异步电机的相似之处：在二相对称绕组中通入 两对称电流，就会在气隙中产生圆形旋转磁场，转子导体 切割磁场所感应的电流与气隙磁磁场相互作用就产生电磁 转矩。当改变其中一相电流的大小或相位时，气隙磁场就 发生变化，电磁转矩随之变化，电机转速必然跟着改变， 从而实现对转速的控制。 区别：由于伺服电动机在自动控制系统中作为执行元件。 对其要求是：(1)转子速度的快慢能反应控制信号的强弱， 转动方向能反应控制信号的相位，调速范围要宽；（2） 无控制信号时，转子不能转动；（3）当电机转动起来以 后，如控制信号消失，应立即停止转动；（4）为减小体 积和重量，一般采用400、500 或1000Hz。
伺服电机内部结构及其工作原理
伺服电机内部结构及其工作原理来源：网络伺服电机内部结构伺服电机工作原理伺服电机原理一、交流伺服电动机交流伺服电动机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似.其定子上装有两个位置互差90°的绕组，一个是励磁绕组Rf，它始终接在交流电压Uf上；另一个是控制绕组L，联接控制信号电压Uc。
所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。
交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式，但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性，无“自转”现象和快速响应的性能，它与普通电动机相比，应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。
目前应用较多的转子结构有两种形式：一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子，为了减小转子的转动惯量，转子做得细长；另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子，杯壁很薄，仅0.2-0.3mm，为了减小磁路的磁阻，要在空心杯形转子内放置固定的内定子.空心杯形转子的转动惯量很小，反应迅速，而且运转平稳，因此被广泛采用。
交流伺服电动机在没有控制电压时，定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场，转子静止不动。
当有控制电压时，定子内便产生一个旋转磁场，转子沿旋转磁场的方向旋转，在负载恒定的情况下，电动机的转速随控制电压的大小而变化，当控制电压的相位相反时，伺服电动机将反转。
交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似，但前者的转子电阻比后者大得多，所以伺服电动机与单机异步电动机相比，有三个显著特点：1、起动转矩大由于转子电阻大，其转矩特性曲线如图3中曲线1所示，与普通异步电动机的转矩特性曲线2相比，有明显的区别。
它可使临界转差率S0＞1，这样不仅使转矩特性（机械特性）更接近于线性，而且具有较大的起动转矩。
因此，当定子一有控制电压，转子立即转动，即具有起动快、灵敏度高的特点。
2、运行范围较广3、无自转现象正常运转的伺服电动机，只要失去控制电压，电机立即停止运转。
当伺服电动机失去控制电压后，它处于单相运行状态，由于转子电阻大，定子中两个相反方向旋转的旋转磁场与转子作用所产生的两个转矩特性（T1－S1、T2－S2曲线）以及合成转矩特性（T－S曲线）交流伺服电动机的输出功率一般是0.1-100W。
伺服电机的原理图及接线方法
伺服电机的原理图及接线方法一、伺服电机的工作原理伺服电机是一种能够精确控制位置、速度和加速度的电动机，通常由电机、编码器、控制器和驱动器组成。
其工作原理是通过控制器不断监测编码器反馈的位置信息，然后与设定值进行对比，从而调整电机的输出来使得实际位置与设定位置相匹配。
二、伺服电机的原理图伺服电机的原理图主要包括电机、编码器、控制器和驱动器四个部分的连接。
其中，电机和编码器通过接线板连接，接线板通过信号线与控制器连接，控制器再通过信号线与驱动器相连。
2.1 电机连接电机通常有三个电源线，分别对应A、B、C相。
A相与编码器的A相连接，B相与编码器的B相连接，C相接地。
2.2 编码器连接编码器是用来反馈电机实际位置的装置，其A、B两相分别与控制器的A、B相连接，Z相连接控制器的Z相。
2.3 控制器连接控制器是伺服电机的“大脑”，接收编码器反馈的信号，并通过PID控制算法计算出控制电机转速的信号。
通常控制器有供电、地线，编码器A、B、Z相，驱动器A、B、C相等多条接线。
2.4 驱动器连接驱动器是将控制器输出的信号转化为电机可接受的电流信号，通过调节电流来控制电机的运动。
驱动器通常有三个相线与电机相对接，还有控制信号线与控制器连接。
三、伺服电机的接线方法1.首先，确定每个部分的接线方式，根据原理图正确连接电机、编码器、控制器和驱动器之间的信号线。
2.确保接线板的接口清晰，无损坏，连接稳固。
3.接线完成后，检查每个部分的接口是否牢固，信号线是否接错。
4.打开控制器电源，按照调试程序进行测试，观察电机的运动是否符合设定值。
四、总结伺服电机通过精确的控制算法实现了高精度的位置控制，其原理图及接线方法是确保电机正常运行的关键环节。
正确理解和掌握伺服电机的工作原理，能够帮助工程师更好地设计和维护伺服系统。
伺服电机工作原理图 动画讲解
伺服电机工作原理图动画讲解伺服电机是一种能够根据反馈信号自动调整输出的电动机，它在自动化控制系统中扮演着重要的角色。
了解伺服电机工作原理对于理解其运行机制和应用至关重要。
下面通过动画方式讲解伺服电机的工作原理图，帮助读者更好地理解其运行过程。
1. 伺服电机结构伺服电机由电机本体、编码器、控制器和驱动器等组成。
其中电机本体负责转动输出，编码器负责反馈位置信息，控制器根据反馈信号实时调整输出，驱动器负责提供电力驱动电机运转。
2. 工作原理图解•步骤1：控制器接收用户输入指令，计算出需要转动的角度或位置。
•步骤2：控制器将计算结果发送到驱动器。
•步骤3：驱动器接收到控制信号后，通过电力驱动电机转动。
•步骤4：编码器实时监测电机转动位置，并将反馈信号发送给控制器。
•步骤5：控制器根据编码器反馈信号调整输出，使电机按指令转动到正确位置。
•步骤6：电机到达目标位置后，停止转动并保持稳定位置。
3. 动画演示下面通过动画演示伺服电机的工作原理图：伺服电机动画伺服电机动画从动画中可以清晰地看到控制器、驱动器、编码器和电机之间的工作关系，以及如何实现精确控制角度和位置。
这种动画讲解形式生动直观，有助于读者快速理解和掌握伺服电机的工作原理。
4. 应用领域伺服电机广泛应用于机器人、数控机床、自动化生产线等领域，能够实现精确的位置控制和运动控制。
由于其快速响应、高精度的特点，成为自动化控制系统中不可或缺的一部分。
结语通过动画形式讲解伺服电机的工作原理图，更直观地展现了其工作过程和各部件之间的协作关系。
掌握伺服电机的工作原理对于工程师和研究人员在实际应用中具有重要意义，希望本文能够帮助读者更好地理解伺服电机的工作原理。
以上就是有关伺服电机工作原理图的动画讲解，希朴希望能对你有所帮助！。
交流伺服电机
电动机在额定状态下运行时，电动机轴输出的扭矩。
６）最大扭矩
电动机在短时间内可以输出的最大扭矩。它反映了电动机的瞬 时过载能力。
直流（交流）伺服电动机的瞬时过载能力都比较强，其中，直 流伺服电动机的最大扭矩一般可以达到额定扭矩的５～１０倍 。
６.步进电动机和交流伺服电动机性能比较
交流伺服电机 .
交流伺服电动机就是一台两相交流异步电机。它 的定子上装有空间互差90的两个绕组：励磁绕组 和控制绕组，其结构如图所示。
控制绕组
内定子
励磁绕组
杯形转子 交流伺服电动机结构图
各种交流伺服电动机图片
发展
由于直流电动机具有优良的调速性能，因此，在２０世纪 ９０年代以前，直流电动机调速系统在应用上一直占主导 地位。但直流电动机却存在着一些固有的缺点，如电刷和 换向器易磨损，需要经常维护，由于换向器换向时会产生 火花，使电动机的最高转速受到限制，使用环境也受到限 制。此外，直流电动机的结构复杂，制造困难，所用铜铁 材料消耗大，制造成本高。而交流电动机，特别是感应电 动机没有上述缺点，且转子惯量较直流电动机小，使得动 态响应更好。一般来说，在同样的体积下，交流电动机的 输出功率可比直流电动机提高１０％～７０％。另外，交 流电动机的容量也可以做得比直流电动机大，达到更高的 电压和转速。
交流伺服电动机为恒力矩输出，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。
４）过载能力不同
步进电动机一般不具有过载能力。交流伺服电动机具 有较强的过载能力。以松下交流伺服系统为例，它具 有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩 的三倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩 。
伺服电机工作原理图PPT
伺服电机工作原理图PPT
伺服电机是一种具有高精度、高速度和高扭矩的电机，常用于需要精确控制位置、速度和转矩的应用。
伺服电机通过内部的反馈系统不断检测输出轴位置，并根据这些信息调整控制信号，以使输出轴达到期望位置。
下面将介绍伺服电机的工作原理图PPT。
1. 电机结构
伺服电机的主要结构包括电机本体、编码器、控制器和电源部分。
电机本体通过电源输入产生转矩输出，编码器用于检测电机输出轴位置，控制器根据编码器反馈信号和控制输入信号生成驱动电流，从而控制电机旋转。
2. 工作原理
伺服电机的工作原理是通过控制器不断调整电机驱动电流，使得电机输出轴位置和速度与期望值保持一致。
控制器根据编码器反馈信息与设定值的误差，采用比例-积分-微分（PID）控制算法计算控制信号，调整电机输出。
这种反馈控制方式能够实现高精度的位置控制。
3. 工作原理图PPT
伺服电机工作原理图PPT通常包括电机结构示意图、PID控制原理图、控制信号流程图等内容。
通过PPT展示，可以清楚地展示伺服电机的工作原理和控制过程，便于理解和学习。
4. 应用领域
伺服电机广泛应用于数控机床、机器人、飞行器、医疗设备等领域，以满足对位置精度和速度控制精度要求较高的应用。
通过PPT展示伺服电机工作原理，可以帮助工程师和学生更好地理解伺服电机的工作原理和应用。
结语
伺服电机是一种高性能的电机，其工作原理基于精确的位置控制和反馈调节。
通过PPT展示伺服电机的工作原理图，可以帮助人们更好地理解伺服电机的工作原理和应用。
希望本文对您有所帮助。
以上是关于伺服电机工作原理图PPT的介绨，谢谢阅读！。
直流电机伺服系统
第四节 直流电机伺服系统伺服电机是转速及方向都受控制电压信号控制的一类电动机，常在自动控制系统用作执行元件。
伺服电机分为直流、交流两大类。
直流伺服电机在电枢控制时具有良好的机械特性和调节特性。
机电时间常数小，起动电压低。
其缺点是由于有电刷和换向器，造成的摩擦转矩比较大，有火花干扰及维护不便。
直流伺服电动机的结构与一般的电机结构相似，也是由定子、转子和电刷等部分组成，在定子上有励磁绕组和补偿绕组，转子绕组通过电刷供电。
由于转子磁场和定子磁场始终正交，因而产生转矩使转子转动。
由图6-30可知，定子励磁电流产生定子电势F s ，转子电枢电流αi 产生转子磁势为F r ，F s 和F r 垂直正交，补偿磁阻与电枢绕组串联，电流αi 又产生补偿磁势F c ，F c 与F r 方向相反，它的作用是抵消电枢磁场对定子磁场的扭斜，使电动机有良好的调速特性。
永磁直流伺服电动机的转子绕组是通过电刷供电，并在转子的尾部装有测速发电机和旋转变压器（或光电编码器），它的定子磁极是永久磁铁。
我国稀土永磁材料有很大的磁能积和极大的矫顽力，把永磁材料用在电动机中不但可以节约能源，还可以减少电动机发热，减少电动机体积。
永磁式直流伺服电动机与普通直流电动机相比有更高的过载能力，更大的转矩转动惯量比，调速范围大等优点。
因此，永磁式直流伺服电动机曾广泛应用于数控机床进给伺服系统。
由于近年来出现了性能更好的转子为永磁铁的交流伺服电动机，永磁直流电动机在数控机床上的应用才越来越少。
二、直流伺服电机的调速原理和常用的调速方法由电工学的知识可知：在转子磁场不饱和的情况下，改变电枢电压即可改变转子转速。
直流电机的转速和其它参量的关系可用式6-19表示：φe K IRU n -=（6-19） 式中：n ——转速，单位为rpm ；U ——电枢电压，单位为V ； I ——电枢电流，单位为A ；R ——电枢回路总电压，单位为Ω； φ——励磁磁通，单位为Wb （韦伯）； K e ——由电机结构决定的电动势常数。
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伺服电机工作原理图
伺服电机工作原理——伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，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。
永磁交流伺服系统具有以下等优点：（1）电动机无电刷和换向器，工作可靠，维护和保养简单；（2）定子绕组散热快；(3)惯量小，易提高系统的快速性；（4）适应于高速大力矩工作状态；（5）相同功率下，体积和重量较小，广泛的应用于机床、机械设备、搬运机构、印刷设备、装配机器人、加工机械、高速卷绕机、纺织机械等场合，满足了传动领域的发展需求。
永磁交流伺服系统的驱动器经历了模拟式、模式混合式的发展后，目前已经进入了全数字的时代。
全数字伺服驱动器不仅克服了模拟式伺服的分散性大、零漂、低可靠性等确定，还充分发挥了数字控制在控制精度上的优势和控制方法的灵活，使伺服驱动器不仅结构简单，而且性能更加的可靠。
现在，高性能的伺服系统，大多数采用永磁交流伺服系统其中包括永磁同步交流伺服电动机和全数字交流永磁同步伺服驱动器两部分。
伺服驱动器有两部分组成：驱动器硬件和控制算法。
控制算法是决定交流伺服系统性能好坏的关键技术之一，是国外交流伺服技术封锁的主要部分，也是在技术垄断的核心。
2 交流永磁伺服系统的基本结构
交流永磁同步伺服驱动器主要有伺服控制单元、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，其结构组成如图1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。
我们的交流永磁同步驱动器其集先进的控制技术和控制策略为一体，使其非常适用于高精度、高性能要求的伺服驱动领域，还体现了强大的智能化、柔性化是传统的驱动系统所不可比拟的。
目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器（DSP）作为控制核心，其优点是可以实现比较复杂的控制算法，事项数字化、网络化和智能化。
功率器件普遍采用以智能功率模块（IPM）为核心设计的驱动电路,IPM内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入软启动电路,以减小启动过程对驱动器的冲击。
图1 交流永磁同步伺服驱动器结构
伺服驱动器大体可以划分为功能比较独立的功率板和控制板两个模块。
如图2
所示功率板（驱动板）是强电部，分其中包括两个单元，一是功率驱动单元IPM 用于电机的驱动，二是开关电源单元为整个系统提供数字和模拟电源。
控制板是弱电部分，是电机的控制核心也是伺服驱动器技术核心控制算法的运行载体。
控制板通过相应的算法输出PWM信号，作为驱动电路的驱动信号，来改逆变器的输出功率，以达到控制三相永磁式同步交流伺服电机的目的。
3 功率驱动单元
功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的直流电。
经过整流好的三相电或市电，再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机。
功率驱动单元的整个过程可以简单的说就是AC-DC-AC的过程。
整流单元（AC-DC）主要的拓扑电路是三相全桥不控整流电路。
逆变部分（DC-AC）采用采用的功率器件集驱动电路，保护电路和功率开关于一体的智能功率模块(IPM)，主要拓扑结构是采用了三相桥式电路原理图见图3，利用了脉宽调制技术即PWM(Pulse Width Modulation)通过改变功率晶体管交替导通的时间来改变逆变器输出波形的频率,改变每半周期内晶体管的通断时间比,也就是说通过改变脉冲宽度来改变逆变器输出电压副值的大小以达到调节功率的目的。
4 控制单元
控制单元是整个交流伺服系统的核心,实现系统位置控制、速度控制、转矩和电流控制器。
所采用的数字信号处理器(DSP)除具有快速的数据处理能力外，还集成了丰富的用于电机控制的专用集成电路，如A/D转换器、PWM发生器、定时计数器电路、异步通讯电路、CAN总线收发器以及高速的可编程静态RAM和大容量的程序存储器等。
伺服驱动器通过采用磁场定向的控制原理( FOC) 和坐标变换,实现矢量控制(VC) ,同时结合正弦波脉宽调制(SPWM)控制模式对电机进行控制。
永磁同步电动机的矢量控制一般通过检测或估计电机转子磁通的位置及幅值来控制定子电流或电压，这样，电机的转矩便只和磁通、电流有关，与直流电机的控制方法相似，可以得到很高的控制性能。
对于永磁同步电机，转子磁通位置与转子机械位置相同，这样通过检测转子的实际位置就可以得知电机转子的磁通位置，从而使永磁同步电机的矢量控制比起异步电机的矢量控制有所简化。
伺服驱动器控制交流永磁伺服电机( PMSM)伺服驱动器在控制交流永磁伺服电机时,可分别工作在电流(转矩) 、速度、位置控制方式下。
系统的控制结构框图如图4所示由于交流永磁伺服电机(PMSM) 采用的是永久磁铁励磁,其磁场可以视为是恒定;同时交流永磁伺服电机的电机转速就是同步转速,即其转差为零。
这些条件使得交流伺服驱动器在驱动交流永磁伺服电机时的数学模型的复杂程度得以大大的降低。
从图4可以看出,系统是基于测量电机的两相电流反馈和电机位置。
将测得的相电流结合位置信息,经坐标变化(从a ,b ,c 坐标系转换到转子d ,q 坐标系) ,得到分量,分别进入各自得电流调节器。
电流调节器的输出经过反向坐标变化(从d ,q 坐标系转换到a ,b ,c 坐标系) ,得到三相电压指令。
控制芯片通过这三相电压指令,经过反向、延时后,得到6 路PWM 波输出到功率器件,控制电机运行。
系统在不同指令输入方式下,指令和反馈通过相应的控制调节器,得到下一级的参考指令。
在电流环中,d ,q 轴的转矩电流分量是速度控制调节器的输出或外部给定。
而一般情况下,磁通分量为零( = 0) ，但是当速度大于限定值时,可以通过弱磁(< 0) ,得到更高的速度值。
图4 系统控制结构
从a，b，c坐标系转换到d，q坐标系有克拉克（CLARKE）和帕克（PARK）变换来是实现；从d，q坐标系转换到a，b，c坐标系是有克拉克和帕克的逆变换来是实现的。
以下是两个变换公式，克拉克变换（CLARKE）：。