日本富士伺服|交流伺服電機結構原理介紹
伺服電動機(或稱執行電動機)是自動控制系統和計算裝置中廣泛應用的一種執行元件。其作用為把接受的電信號轉換為電動機轉軸的角位移或角速度。按電流種類的不同,伺服電動機可分為直流和交流兩大類。

1.交流伺服電機結構和原理
交流伺服電動機的定子繞組和單相異步電動機相似,它的定子上裝有兩個在空間相差90°電角度的繞組,即勵磁繞組和控制繞組。運行時勵磁繞組始終加上一定的交流勵磁電壓,控制繞組上則加大小或相位隨信號變化的控制電壓。轉子的結構形式籠型轉子和空心杯型轉子兩種?;\型轉子的結構與一般籠型異步電動機的轉子相同,但轉子做的細長,轉子導體用高電阻率的材料作成。其目的是為了減小轉子的轉動慣量,增加啟動轉矩對輸入信號的快速反應和克服自轉現象??招谋无D子交流伺服電動機的定子分為外定子和內定子兩部分。外定子的結構與籠型交流伺服電動機的定子相同,鐵心槽內放有兩相繞組??招谋无D子由導電
的非磁性材料(如鋁)做成薄壁筒形,放在內、外定子之間。杯子底部固定于轉軸上,杯臂薄而輕,厚度一般在0.2—0.8mm,因而轉動慣量小,動作快且靈敏。交流伺服電動機的工作原理和單相異步電動機相似,LL 是有固定電壓勵磁的勵磁繞組,LK
是有伺服放大器供電的控制繞組,兩相繞組在空間相差90°電角度。如果IL 與Ik 的相位差為90°,而兩相繞組的磁動勢幅值又相等,這種狀態稱為對稱狀態。與單相異步電動機一樣,這時在氣隙中產生的合成磁場為一旋轉磁場,其轉速稱為同步轉速。旋轉磁場與轉子導體相對切割,在轉子中產生感應電流。轉子電流與旋轉磁場相互作用產生轉矩,使轉子旋轉。如果改變加在控制繞組上的電流的大小或相位差,就破壞了對稱狀態,使旋轉磁場減弱,電動機的轉速下降。電機的工作狀態越不對稱,總電磁轉矩就越小,當除去控制繞組上信號電壓以后,電動機立即停止轉動。這是交流伺服電動機在運行上與普通異步電動機的區別。
交流伺服電機有以下三種轉速控制方式:
1)幅值控制控制電流與勵磁電流的相位差保持90°不變,改變控制電壓的大小。
2) 相位控制控制電壓與勵磁電壓的大小,保持額定值不變,改變控制電壓的相位。
3)幅值—相位控制同時改變控制電壓幅值和相位。交流伺服電動機轉軸的轉向隨控制電壓相位的反相而改變。
2.交流伺服電機工作特性和用途
伺服電動機的工作特性是以機械特性和調節特性為表征。在控制電壓一定時,負載增加,轉速下降;它的調節特性是在負載一定時,控制電壓越高,轉速也越高。伺服電動機有三個顯著特點:
1)啟動轉矩大由于轉子導體電阻很大,可使臨界轉差率Sm>1,定子一加上控制電壓,轉子立即啟動運轉.
2)運行范圍寬在轉差率從0到1的范圍內都能穩定運轉.
3)無自轉現象控制信號消失后,電動機旋轉不停的現象稱"自轉".自轉現象破壞了伺服性,顯然要避免.正常運轉的伺服電動機只要失去控制電壓后,伺服電動機就處于單相運行狀態。由于轉子導體電阻足夠大,使得總電磁轉矩始終是制動性的轉矩,當電動機正轉時失去Uk(控制電壓),產生的轉矩為負(0<S<1)。而反轉時失去UK,產生的轉矩為正(1〈S〈2 時〉,不會產生自轉現象,可以自行制動,迅速停止運轉,這也是交流伺服電動機與異步電動機的重要區別。
不同類型的交流伺服電動機具有不同的特點。籠型轉子交流伺服電動機具有勵磁電流較小、體積較小、機械強度高等特點;但是低速運行不夠平穩,有抖動現象。空心杯形轉子交流伺服電動機具有結構簡單、維護方便、轉動慣量小、運行平滑、噪聲小、沒有無線電干擾、無抖動現象等優點;但是勵磁電流較大,體積也較大,轉子易變形,性能上不及直流伺服電動機。
交流伺服電動機適用于0.1—100W 小功率自動控制系統中,頻率有50Hz、400Hz 等多種?;\型轉子交流伺服電動機產品為SL 系列??招谋无D子交流伺服電動機為SK 系列,用于要求運行平滑的系統中。
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