伺服電機内部結構簡述

 

    伺服電機定子的構造基本上與電容分相式單相異步電動機相似。其定子上裝有兩個位置互差90°的繞組，一個是勵磁繞組Rf，它始終接在交流電壓Uf上；另一個是控制繞組L，連接控制信号電壓Uc。所以交流伺服電動機又稱兩個伺服電動機。

 

    伺服電(diàn)機(jī)原理圖

 

    伺服電機的轉子通常做成鼠籠式，但爲瞭使伺服電動機具有較寬的調速範圍、線性的機械特性，無“自轉”現象和快速響應的性能，它與普通電動機相比，應具有轉子電阻大和轉動慣量小這兩個特點。目前應用較多的轉子結構有兩種形式：一種是採用高電阻率的導電材料做成的高電阻率導條的鼠籠轉子，爲瞭減小轉子的轉動慣量，轉子做得細長；另一種是採用鋁合金制成的空心杯形轉子，杯壁很薄，僅0.2-0.3mm，如圖2所示爲瞭減小磁路的磁阻，要在空心杯形轉子内放置固定的内定子。空心杯形轉子的轉動慣量很小，反應迅速，而且運轉平穩，因此被廣泛採用。

 

    空心杯形轉(zhuǎn)子

 

    交流伺服電動機在沒有控制電壓時，定子内隻有勵磁繞組産(chǎn)生的脈動磁場，轉子靜止不動。當有控制電壓時，定子内便産(chǎn)生一個旋轉磁場，轉子沿旋轉磁場的方向旋轉，在負載恒定的情況下，電動機的轉速随控制電壓的大小而變(biàn)化，當控制電壓的相位相反時，伺服電動機将反轉。

 

    伺服電機的工作原理與分相式單(dān)相異步電動機雖然相似，但前者的轉子電阻比後者大得多，所以伺服電動機與單(dān)機異步電動機相比，有三個顯著特點(diǎn)：

 

    1、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大

 

    由於(yú)轉子電阻大，其轉矩特性曲線如圖3中曲線，與普通異步電動機的轉矩特性曲線2相比，有明顯的區别。它可使臨界轉差率S0＞1，這樣不僅使轉矩特性（機械特性）更接近於(yú)線性，而且具有較大的起動轉矩。因此，當(dāng)定子一有控制電壓，轉子立即轉動，即具有起動快、靈敏度高的特點。

 

    伺服電機的轉矩特性

 

    2、運行範(fàn)圍較廣(guǎng)

 

    較差率S在0到1的範圍内伺服電(diàn)動(dòng)機都能穩定運轉。

 

    3、無(wú)自轉現(xiàn)象

 

    正常運轉的伺服電動機，隻要失去控制電壓，電機立即停止運轉。當伺服電動機失去控制電壓後，它處於(yú)單相運行狀态，由於(yú)轉子電阻大，定子中兩個相反方向旋轉的旋轉磁場與轉子作用所産(chǎn)生的兩個轉矩特性（T1－S1、T2－S2曲線）以及合成轉矩特性（T－S曲線）如圖4所示，與普通的單相異步電動機的轉矩特性（圖中T′－S曲線）不同。這時的合成轉矩T是制動轉矩，從而使電動機迅速停止運轉。

 

    伺服電(diàn)機單(dān)相運行時的轉矩特性

 

    伺服電機單相運行時的機械特性曲線。負載一定時，控制電壓Uc愈高，轉速也愈高，在控制電壓一定時，負載增加，轉速下降。