交流伺服电机

 

　　ⅰ。交流伺服电机的结构组成及工作原理　交流伺服电机与直流伺服电机的整体结构大同小异，***主要的区别在于没有电刷和换向器。交流电机的工作电源是交流电，交流电本身就有改变方向的特性，因此交流伺服电机不需要换向器。故交流伺服电机有时候也称为无刷伺服电机。

 

　　交流伺服电机的主要结构也有两部分，即定子部分和转子部分。定子形成旋转磁场，转子为磁铁（永磁或励磁）。与直流伺服电机差不多，交流伺服电机的定子铁芯通常也用硅钢片叠压而成。在定子铁芯中也安放着绕组。其中一组为励磁绕组，另一组为控制绕组。

 

　　直流电机是利用换向器来自动改变线圈中的电流方向，从而使线圈受力方向一致而连续旋转的。因此只要保证线圈受力方向一致，电机就会连续旋转。交流电机就是利用改变磁场来保证线圈受力方向一致的。

 

　　交流伺服电机使用时，在定子绕组加上电压后，通入励磁绕组及控制绕组的电流在电机内产生一个旋转磁场，伺服电机很快就会转动起来。旋转磁场的转向决定了电机的转向，当任意一个绕组上所加的电压反相时，旋转磁场的方向就发生改变，电机的转动方向也发生改变。其工作原理如图 3-23 所示。

 

　　

 

　　ⅱ。交流伺服电机的特点　没有电刷和换向器，因此工作可靠，对维护和保养要求低。定子绕组散热比较方便。适应于高速、大转矩工作状态。

 

　　与直流伺服电机相比，交流伺服电机在产生转矩等特性方面与直流伺服电机完全相同，但在同样体积下，交流电机输出功率可比直流电机提高 10%～70%，因此交流电机容量可比直流电机大，达到更高的电压和转速。

 

　　此外，交流伺服电机与直流伺服电机相比，具有控制精度高、矩频特性好、有过载能力、加速性能好、可靠性高、散热好、转动惯量小、能工作于高压状态下等优点。

 

　　ⅲ。交流伺服电机的分类　常见的交流伺服电机有同步型交流伺服电机和异步型交流伺服电机两类，如图 3-24 和图 3-25 所示。

 

 

 

　　同步型交流伺服电机的定子与感应电机一样，都是在定子上装有对称的三相绕组。而转子不同，按不同的转子结构又分为电磁式和非电磁式两大类。非电磁式又分为磁滞式、永磁式和反应式等多种。

 

　　异步型交流伺服电机根据励磁绕组的不同一般又有三相和单相之分，从外部形态上又可分为笼式和线绕式。通常多用笼式三相感应电机。

 

　　ⅳ。交流伺服电机的控制　对于交流伺服电机，可采用幅值控制、相位控制、幅-相控制等方法来控制伺服电机的转速高低及旋转方向。

 

　　幅值控制是指保持控制电压与励磁电压间的相位差不变，仅改变控制电压的幅值的控制方法。

 

　　相位控制是指保持控制电压的幅值不变，仅改变控制电压与励磁电压间的相位差的控制方法。

 

　　幅-相控制是指同时改变控制电压的幅值和相位的控制方法，可视为前两种控制方法的综合利用。

 

　　ⅴ。交流伺服电机的应用　交流伺服电机的工作效率较高，在国防、生产、交通运输、日常生活、医疗设备等各方面都有广泛应用。如现代数控机床都倾向采用交流伺服驱动。交流伺服电机在机器人领域也得到广泛应用，交流伺服驱动已经有取代直流伺服驱动的趋势。