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1、伺服电机的基本结构和工作原理1=交流伺服电机通常都是单相异步电动机，有鼠笼形转子和杯形转子两种结构形式。与普通电机一样，交流伺服电 机也由定子和转子构成。定子上有两个绕组，即励磁绕组和 控制绕组，两个绕组在空间相差90电角度。固定和保护定 子的机座一般用硬铝或不锈钢制成。笼型转子交流伺服电机 的转子和普通三相笼式电机相同。杯形转子交流伺服电机的 结构如图3-12由外定子4,杯形转子3和内定子5三部分组 成。它的外定子和笼型转子交流伺服电机相同，转子则由非 磁性导电材料（如铜或铝）制成空心杯形状，杯子底部固定 在转轴7上。空心杯的壁很薄（小于0.5mm），因此转动惯 量很小。内定子由硅钢片叠压而
2、成，固定在一个端盖1、8 上，内定子上没有绕组，仅作磁路用。电机工作时，内、外 定子都不动，只有杯形转子在内、外定子之间的气隙中转动。对于输出功率较小的交流伺服电机，常将励磁绕组和控制绕 组分别安放在内、外定子铁心的槽内。交流伺服电机的工作原理和单相感应电动机无本质上 的差异。但是，交流伺服电机必须具备一个性能，就是能克 服交流伺服电机的所谓“自转现象，即无控制信号时，它不 应转动，特别是当它已在转动时，如果控制信号消失，它应能立即停止转动。而普通的感应电动机转动起来以后，如控 制信号消失，往往仍在继续转动。当电机原来处于静止状态时，如控制绕组不加控制电压， 此时只有励磁绕组通电产生脉动磁场。
3、可以把脉动磁场看成 两个圆形旋转磁场。这两个圆形旋转磁场以同样的大小和转 速，向相反方向旋转，所建立的正、反转旋转磁场分别切割 笼型绕组（或杯形壁）并感应出大小相同，相位相反的电动 势和电流（或涡流），这些电流分别与各自的磁场作用产生 的力矩也大小相等、方向相反，合成力矩为零，伺服电机转 子转不起来。一旦控制系统有偏差信号，控制绕组就要接受 与之相对应的控制电压。在一般情况下，电机内部产生的磁 场是椭圆形旋转磁场。一个椭圆形旋转磁场可以看成是由两 个圆形旋转磁场合成起来的。这两个圆形旋转磁场幅值不等 （与原椭圆旋转磁场转向相同的正转磁场大，与原转向相反 的反转磁场小），但以相同的速度，向相反的
4、方向旋转。它 们切割转子绕组感应的电势和电流以及产生的电磁力矩也 方向相反、大小不等（正转者大，反转者小）合成力矩不为 零，所以伺服电机就朝着正转磁场的方向转动起来，随着信 号的增强，磁场接近圆形，此时正转磁场及其力矩增大，反 转磁场及其力矩减小，合成力矩变大，如负载力矩不变，转1=1子的速度就增加。如果改变控制电压的相位，即移相180o， 旋转磁场的转向相反，因而产生的合成力矩方向也相反，伺 服电机将反转。若控制信号消失，只有励磁绕组通入电流， 伺服电机产生的磁场将是脉动磁场，转子很快地停下来。为使交流伺服电机具有控制信号消失，立即停止转动的功 能，把它的转子电阻做得特别大，使它的临界转差率
5、Sk大 于1。在电机运行过程中，如果控制信号降为“零”，励磁电 流仍然存在，气隙中产生一个脉动磁场，此脉动磁场可视为 正向旋转磁场和反向旋转磁场的合成。图3-13画出正向及反 向旋转磁场切割转子导体后产生的力矩一转速特性曲线1、2, 以及它们的合成特性曲线3。图3-13b中，假设电动机原来 在单一正向旋转磁场的带动下运行于A点，此时负载力矩是。 一旦控制信号消失，气隙磁场转化为脉动磁场，它可视为正 向旋转磁场和反向旋转磁场的合成，电机即按合成特性曲线 3运行。由于转子的惯性，运行点由A点移到B点，此时电 动机产生了一个与转子原来转动方向相反的制动力矩。在负 载力矩和制动力矩的作用下使转子迅速停止。必须指出，普通的两相和三相异步电动机正常情况下都是 在对称状态下工作，不对称运行属于故障状态。而交流伺服 电机则可以靠不同程度的不对称运行来达到控制目的。这是 交流伺服电机在运行上与普通异步电动机的根本区别。
