交流伺服電機(jī)工作原理電路圖及轉(zhuǎn)矩速度特性
伺服機(jī)構(gòu)中使用的大多數(shù)伺服電機(jī)是交流電機(jī)，這是兩相感應(yīng)電機(jī)。圖1示出了交流伺服電機(jī)的電路圖
交流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)
與普通感應(yīng)電動(dòng)機(jī)類似，該電動(dòng)機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子組成。
交流伺服電機(jī)定子
該電機(jī)的定子為層壓結(jié)構(gòu)，其兩個(gè)繞組在空間中分別以90電氣角纏繞。被稱為主繞組的繞組電壓源（也稱為基準(zhǔn)或固定相）被激發(fā)。另一個(gè)繞組稱為控制帶繞組（或控制相），由可變控制電壓供電，該電壓與主繞組兩端的電壓相差90度。控制電壓由伺服放大器提供。
交流伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子
轉(zhuǎn)子通常為鼠籠式，直徑小，長(zhǎng)度長(zhǎng)，以保持盡可能低的機(jī)械慣性。為了獲得盡可能線性的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性，它具有高電阻。對(duì)于極低功率應(yīng)用，使用拖杯轉(zhuǎn)子（圖2）進(jìn)一步降低了轉(zhuǎn)子的慣性。這種類型的轉(zhuǎn)子是鼠籠式轉(zhuǎn)子的一種特殊形式，其中導(dǎo)體為拖曳杯形，由非磁性導(dǎo)電材料（如銅、鋁或合金）制成。開槽轉(zhuǎn)子疊片由一組固定的環(huán)形疊片代替，這為磁通量提供了一個(gè)低磁阻路徑。
為了使轉(zhuǎn)子動(dòng)能最小化，伺服電機(jī)被盡可能多的磁極纏繞，以使其能夠低速運(yùn)行。這也相應(yīng)增加了扭矩。交流伺服電機(jī)具有較小的氣隙，以減少磁化電流和隨后的損耗。
交流伺服電機(jī)的工作原理
交流伺服電機(jī)的工作原理與普通兩相感應(yīng)電機(jī)相同。當(dāng)兩個(gè)時(shí)間相位差為90 kwh的電壓施加到空間中相隔90 kwh的兩個(gè)定子相位時(shí)，將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。當(dāng)磁場(chǎng)掃過(guò)轉(zhuǎn)子時(shí)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中會(huì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，然后感應(yīng)電流形成閉合路徑。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與這些電流相互作用，在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向上的扭矩。
交流伺服電機(jī)的特性
交流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)矩速度特性
我們知道，兩相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩-速度特性的一般形狀在很大程度上取決于轉(zhuǎn)子電阻值（圖3）。增加轉(zhuǎn)子電阻可以使轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩特性線性化。因此，伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子具有高電阻，因此其轉(zhuǎn)矩-速度特性接近線性
圖4（a）顯示了伺服電機(jī)在各種控制電壓（V14等）下的轉(zhuǎn)矩-速度特性。可以觀察到，扭矩（尤其是失速或起動(dòng)扭矩）幾乎與轉(zhuǎn)速和控制電壓成線性變化。在零轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，任何特定控制電壓值的扭矩都非常高，并且隨著電機(jī)的加速而降低。轉(zhuǎn)矩的減小被用作控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性特征。圖4（b）顯示了空載轉(zhuǎn)速、失速轉(zhuǎn)矩和控制電壓之間的關(guān)系（固定相電壓恒定）
交流伺服電機(jī)的其他性能特點(diǎn)
圖5說(shuō)明了典型交流伺服電機(jī)的一些其他性能特征。
交流伺服電機(jī)應(yīng)用
壽命長(zhǎng)、重量輕、扭矩重量比高、可靠性高、無(wú)無(wú)線電噪聲、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單。交流伺服電機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器伺服、計(jì)算機(jī)、跟蹤和制導(dǎo)系統(tǒng)、自平衡記錄儀、遠(yuǎn)程定位設(shè)備、過(guò)程控制器、機(jī)器人、機(jī)床專用機(jī)床以及許多其他需要精確角運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用中。
