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伺服电机原理(工业控制的秘密:伺服电机)

伺服电机的作用是将输入的电压信号转换成轴上的角位移或角速度，在自动控制系统中常被用作执行机构，因此伺服电机又称为执行机构电机。它最大的特点是有控制电压时转子立即旋转，无控制电压时立即停止。轴的方向和速度由控制电压的方向和大小决定。伺服电机分为交流电机和DC电机。

一、DC伺服电机。

1.基本结构。

传统的DC伺服电机是一种普通的小容量DC电机，包括单励磁电机和永磁电机，其结构与普通DC电机基本相同。

杯形电枢DC伺服电机转子采用非磁性空杯形气缸，重量轻，转动惯量小，响应快。由软磁材料制成的转子的内定子和外定子之间的旋转具有大的气隙。

无刷DC伺服电机采用电子换向装置，取代了传统的电刷和换向器，工作更加可靠。其定子铁芯结构与普通DC电机基本相同。它嵌有多相绕组，转子由永磁材料制成。

2.基本工作原理。

传统DC伺服电机的基本工作原理与普通DC电机完全相同，依靠电枢电流和气隙磁通产生电磁转矩，使伺服电机旋转。通常采用电枢控制方式，即在保持励磁电压不变的情况下，通过改变电枢电压来调节转速。电枢电压越低，速度越低。当电枢电压为零时，电机停止。因为当电枢电压为零时，电枢电流为零，电机不产生电磁转矩，就不会有“旋转”。

二、交流伺服电机。

1.基本结构。

交流伺服电机主要由定子和转子组成。

定子铁芯通常由硅钢片层压而成。两相绕组嵌在定子铁芯表面的槽内，其中一相绕组为励磁绕组，另一相绕组为控制绕组，两相相差90度空。工作时，励磁绕组f与交流励磁电源相连，控制绕组k被提供控制信号电压Uk。

2.工作原理。

没有控制电压时，交流伺服电机气隙中只有励磁绕组产生的脉动磁场，转子上没有启动力矩。当存在控制电压并且控制绕组电流不同于励磁绕组电流时，在气隙中产生旋转磁场，并且产生电磁转矩以在旋转磁场的方向上旋转转子。但是，伺服电机不仅要在控制电压下启动，还要在电压消失后立即停止。如果控制电压消失后，伺服电机继续像普通单相异步电机一样旋转，就会失控。我们称这种自旋转现象为失控。

第三，交流伺服电机和DC伺服电机的区别。

DC伺服电机的缺点:

(1)结构复杂，制造困难，成本高。

(2)电刷和换向器容易磨损，换向时会产生火花，限制转速。