伺服电机结构及工作原理PPT课件

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2．工作原理
交流伺服电动机在没有控制电压时，气隙 中只有励磁绕组产生的脉动磁场，转子上没有启 动转矩而静止不动。当有控制电压且控制绕组电 流和励磁绕组电流不同相时，则在气隙中产生一 个旋转磁场并产生电磁转矩，使转子沿旋转磁场 的方向旋转。但是对伺服电动机要求不仅是在控 制电压作用下就能启动，且电压消失后电动机应 能立即停转。如果伺服电动机控制电压消失后像 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 自转。
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2．基本工作原理
传统直流伺服电动机的基本工作原理与普 通直流电动机完全相同，依靠电枢电流与气隙磁 通的作用产生电磁转矩，使伺服电动机转动。通 常采用电枢控制方式，即在保持励磁电压不变的 条件下，通过改变电枢电压来调节转速。电枢电 压越小，则转速越低；电枢电压为零时，电动机 停转。由于电枢电压为零时电枢电流也为零，电 动机不产生电磁转矩，不会出现“自转”。
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2019/9/10
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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
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伺服系统的性能要求
一、基本要求
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为消除交流伺服电动机的自
转现象，必须加大转子电阻r2，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sm>1，这
时正负序旋转磁场与转子作用所产
生的两个转矩特性曲线Tem

s,T em
—
s
（
）以及合成Te转m 矩s 特
性曲线（
）如图8.3所示。
由图中可看出，合成转矩的方向与
（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Hale Waihona Puke Baidu变控制电压的幅值和相位。
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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。
杯形电枢直流伺服电动机的转子由非磁性 材料制成空心杯形圆筒，转子较轻而使转动惯量 小，响应快速。转子在由软磁材料制成的内、外 定子之间旋转，气隙较大。
无刷直流伺服电动机用电子换向装置代替 了传统的电刷和换向器，使之工作更可靠。它的 定子铁心结构与普通直流电动机基本相同，其上 嵌有多相绕组，转子用永磁材料制成。
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。
图8.3 伺服电动机单相 运行时的M-S曲线
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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。
伺服电动机
伺服电动机的作用是将输入的电压信号（即 控制电压）转换成轴上的角位移或角速度输出， 在自动控制系统中常作为执行元件，所以伺服电 动机又称为执行电动机，其最大特点是：有控制 电压时转子立即旋转，无控制电压时转子立即停 转。转轴转向和转速是由控制电压的方向和大小 决定的。伺服电动机分为交流和直流两大类。
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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
流励磁电源相连，控制绕组
k加控制信号电压 。
U k
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1、结构(永磁同步电机) 主要由：定子1、转子5和检测元件8等几部分组成。
1、位移精度高 位移精度：指指令脉冲要求机床工作台的位移量和该指令脉
冲经伺服系统转化为工作台的实际位移量之间的 符合程度 2、稳定性好 稳定性：指伺服系统在给定输入或外界干扰作用下，能在短暂 的调节过程后，达到新的或者恢复到原来的平衡状态
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3、定位精度高 定位精度：是指输出量能复现输入量的精确程度
4、快速响应性好
5、调速范围宽
调速范围：是指机械装置要求电动机能提供的最高转速
和最低转速的比值
6、系统可靠性好
7、低速大转矩
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二、伺服系统的分类
1、按伺服系统调节理论分类 ① 开环伺服系统
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② 闭环伺服系统
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③ 半闭环伺服系统
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