交流伺服電機工作原理電路圖及轉矩速度特性
伺服機構中使用的大多數伺服電機是交流電機,這是兩相感應電機。圖1示出了交流伺服電機的電路圖

交流伺服電機的結構
與普通感應電動機類似,該電動機由定子和轉子組成。
交流伺服電機定子
該電機的定子為層壓結構,其兩個繞組在空間中分別以90電氣角纏繞。被稱為主繞組的繞組電壓源(也稱為基準或固定相)被激發。另一個繞組稱為控制帶繞組(或控制相),由可變控制電壓供電,該電壓與主繞組兩端的電壓相差90度??刂齐妷河伤欧糯笃魈峁?。
交流伺服電機轉子
轉子通常為鼠籠式,直徑小,長度長,以保持盡可能低的機械慣性。為了獲得盡可能線性的轉矩-轉速特性,它具有高電阻。對于極低功率應用,使用拖杯轉子(圖2)進一步降低了轉子的慣性。這種類型的轉子是鼠籠式轉子的一種特殊形式,其中導體為拖曳杯形,由非磁性導電材料(如銅、鋁或合金)制成。開槽轉子疊片由一組固定的環形疊片代替,這為磁通量提供了一個低磁阻路徑。

為了使轉子動能最小化,伺服電機被盡可能多的磁極纏繞,以使其能夠低速運行。這也相應增加了扭矩。交流伺服電機具有較小的氣隙,以減少磁化電流和隨后的損耗。
交流伺服電機的工作原理
交流伺服電機的工作原理與普通兩相感應電機相同。當兩個時間相位差為90 kwh的電壓施加到空間中相隔90 kwh的兩個定子相位時,將產生旋轉磁場。當磁場掃過轉子時,轉子導體中會感應電動勢,然后感應電流形成閉合路徑。旋轉磁場與這些電流相互作用,在轉子上產生磁場旋轉方向上的扭矩。
交流伺服電機的特性
交流伺服電機的轉矩速度特性
我們知道,兩相感應電動機轉矩-速度特性的一般形狀在很大程度上取決于轉子電阻值(圖3)。增加轉子電阻可以使轉速-轉矩特性線性化。因此,伺服電機的轉子具有高電阻,因此其轉矩-速度特性接近線性

圖4(a)顯示了伺服電機在各種控制電壓(V14等)下的轉矩-速度特性??梢杂^察到,扭矩(尤其是失速或起動扭矩)幾乎與轉速和控制電壓成線性變化。在零轉速范圍內,任何特定控制電壓值的扭矩都非常高,并且隨著電機的加速而降低。轉矩的減小被用作控制系統的穩定性特征。圖4(b)顯示了空載轉速、失速轉矩和控制電壓之間的關系(固定相電壓恒定)

交流伺服電機的其他性能特點
圖5說明了典型交流伺服電機的一些其他性能特征。

交流伺服電機應用
壽命長、重量輕、扭矩重量比高、可靠性高、無無線電噪聲、驅動電路簡單。交流伺服電機廣泛應用于儀器伺服、計算機、跟蹤和制導系統、自平衡記錄儀、遠程定位設備、過程控制器、機器人、機床專用機床以及許多其他需要精確角運動的應用中。


