發表于：2005/8/8 10:55:00
#0樓
伺服電動機
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。
一、交流伺服電動機
1、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。籠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。空心杯形轉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。空心杯形轉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。
交流伺服電動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 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。籠型轉子交流伺服電動機產品為SL系列。空心杯形轉子交流伺服電動機為SK系列，用于要求運行平滑的系統中。
二、直流伺服電動機
直流伺服電動機的基本結構與普通他勵直流電動機一樣，所不同的是直流伺服電動機的電樞電流很小，換向并不困難，因此都不用裝換向磁極，并且轉子做得細長，氣隙較小，磁路不飽和，電樞電阻較大。按勵磁方式不同，可分為電磁式和永磁式兩種，電磁式直流伺服電動機的磁場由勵磁繞組產生，一般用他勵式；永磁式直流伺服電動機的磁場由永久磁鐵產生，無需勵磁繞組和勵磁電流，可減小體積和損耗。為了適應各種不同系統的需要，從結構上作了許多改進，又發展了低慣量的無槽電樞、空心杯形電樞、印制繞組電樞和無刷直流伺服電動機等品種。
電磁式直流伺服電動機的工作原理和他勵式直流電動機同，因此電磁式直流伺服電動機有兩種控制轉速方式：電樞控制和磁場控制。對永磁式直流伺服電動機來說，當然只有電樞控制調速一種方式。由于磁場控制調速方式的性能不如電樞控制調速方式，故直流伺服電動機一般都采用電樞控制調速。直流伺服電動機轉軸的轉向隨控制電壓的極性改變而改變。
直流伺服電動機的機械特性與他勵直流電動機相似，即n=n0-αT。當勵磁不變時，對不同電壓Ua有一組下降的平行直線。
直流伺服電動機適用于功率稍大（1—600W）的自動控制系統中。與交流伺服電動機相比，它的調速線性好，體積小，質量輕，啟動轉矩大，輸出功率大。但它的結構復雜，特別是低速穩定性差，有火花會引起無線電干擾。近年來，發展了低慣量的無槽電樞電動機、空心杯形電樞電動機、印制繞組電樞電動機和無刷直流伺服電動機，來提高快速響應能力，適應自動控制系統的發展需要，如電視攝象機、錄音機、X—Y函數記錄儀及機床控制系統等。
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。
一、交流伺服電動機
1、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。籠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。空心杯形轉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。空心杯形轉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。
交流伺服電動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 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。籠型轉子交流伺服電動機產品為SL系列。空心杯形轉子交流伺服電動機為SK系列，用于要求運行平滑的系統中。
二、直流伺服電動機
直流伺服電動機的基本結構與普通他勵直流電動機一樣，所不同的是直流伺服電動機的電樞電流很小，換向并不困難，因此都不用裝換向磁極，并且轉子做得細長，氣隙較小，磁路不飽和，電樞電阻較大。按勵磁方式不同，可分為電磁式和永磁式兩種，電磁式直流伺服電動機的磁場由勵磁繞組產生，一般用他勵式；永磁式直流伺服電動機的磁場由永久磁鐵產生，無需勵磁繞組和勵磁電流，可減小體積和損耗。為了適應各種不同系統的需要，從結構上作了許多改進，又發展了低慣量的無槽電樞、空心杯形電樞、印制繞組電樞和無刷直流伺服電動機等品種。
電磁式直流伺服電動機的工作原理和他勵式直流電動機同，因此電磁式直流伺服電動機有兩種控制轉速方式：電樞控制和磁場控制。對永磁式直流伺服電動機來說，當然只有電樞控制調速一種方式。由于磁場控制調速方式的性能不如電樞控制調速方式，故直流伺服電動機一般都采用電樞控制調速。直流伺服電動機轉軸的轉向隨控制電壓的極性改變而改變。
直流伺服電動機的機械特性與他勵直流電動機相似，即n=n0-αT。當勵磁不變時，對不同電壓Ua有一組下降的平行直線。
直流伺服電動機適用于功率稍大（1—600W）的自動控制系統中。與交流伺服電動機相比，它的調速線性好，體積小，質量輕，啟動轉矩大，輸出功率大。但它的結構復雜，特別是低速穩定性差，有火花會引起無線電干擾。近年來，發展了低慣量的無槽電樞電動機、空心杯形電樞電動機、印制繞組電樞電動機和無刷直流伺服電動機，來提高快速響應能力，適應自動控制系統的發展需要，如電視攝象機、錄音機、X—Y函數記錄儀及機床控制系統等。
