伺服電機的作用是將輸入的電壓信號轉換成軸上的角位移或角速度,在自動控制系統中常被用作執行機構,因此伺服電機又稱為執行機構電機。它最大的特點是有控制電壓時轉子立即旋轉,無控制電壓時立即停止。軸的方向和速度由控制電壓的方向和大小決定。伺服電機分為AC(交流)和DC(直流)。
一、DC伺服電機。
1.基本結構。
傳統的DC伺服電機是一種普通的小容量DC電機,包括單獨勵磁電機和永磁電機,其結構與普通DC電機基本相同。
杯形電樞DC 伺服電機的轉子采用非磁性空心杯形缸體,重量輕,轉動慣量小,響應快。在由軟磁材料制成的轉子的內定子和外定子之間旋轉具有大的氣隙。
無刷DC伺服電機采用電子換向裝置代替傳統的電刷和換向器,使其工作更加可靠。其定子鐵芯結構與普通DC電機基本相同。它嵌有多相繞組,轉子由永磁材料制成。
2.基本工作原理。
傳統DC伺服電機的基本工作原理與普通DC電機完全相同,依靠電樞電流和氣隙磁通產生電磁轉矩,使伺服電機旋轉。通常采用電樞控制方式,即在保持勵磁電壓不變的情況下,通過改變電樞電壓來調節轉速。電樞電壓越小,轉速越低。當電樞電壓為零時,電機停止。因為當電樞電壓為零時,電樞電流為零,電機不產生電磁轉矩,就不會有“旋轉”。
二、AC伺服電機。
1.基本結構。
AC伺服電機主要由定子和轉子組成。
定子鐵芯通常由硅鋼片層壓而成。兩相繞組嵌入定子鐵芯表面的槽內,其中一相繞組為勵磁繞組,另一相繞組為控制繞組,兩相繞組在空間上相差90度。工作時,勵磁繞組f與交流勵磁電源相連,控制繞組k被提供控制信號電壓Uk。
2.工作原理。
沒有控制電壓時,AC伺服電機氣隙中只有勵磁繞組產生的脈動磁場,轉子上沒有啟動力矩。當存在控制電壓并且控制繞組電流不同于勵磁繞組電流時,在氣隙中產生旋轉磁場,并且產生電磁轉矩以在旋轉磁場的方向上旋轉轉子。但是,伺服電機不僅要在控制電壓下啟動,還要在電壓消失后立即停止。如果控制電壓消失后,伺服電機繼續像普通單相異步電機一樣旋轉,就會失控。我們稱這種自旋轉現象為失控所致。
三、AC伺服電機和DC伺服電機的區別。
DC伺服電機的缺點:
(1)結構復雜,制造困難,成本高。
(2)電刷和換向器容易磨損,換向時會產生火花,限制轉速。
AC伺服電機的優點:
(1)結構簡單,成本低,轉子慣量比DC電機小。
(2)AC伺服電機的容量大于DC伺服電機。