伺服电机工作原理(伺服电机工控大揭秘)

伺服电机的作用是将输入的电压信号转换成轴上的角位移或角速度,在自动控制系统中常被用作执行机构,因此伺服电机又称为执行机构电机。它最大的特点是有控制电压时转子立即旋转,无控制电压时立即停止。轴的方向和速度由控制电压的方向和大小决定。伺服电机分为AC(交流)和DC(直流)。

工控大揭秘:伺服电机

一、DC伺服电机。

1.基本结构。

传统的DC伺服电机是一种普通的小容量DC电机,包括单独励磁电机和永磁电机,其结构与普通DC电机基本相同。

工控大揭秘:伺服电机

杯形电枢DC 伺服电机的转子采用非磁性空心杯形缸体,重量轻,转动惯量小,响应快。在由软磁材料制成的转子的内定子和外定子之间旋转具有大的气隙。

无刷DC伺服电机采用电子换向装置代替传统的电刷和换向器,使其工作更加可靠。其定子铁芯结构与普通DC电机基本相同。它嵌有多相绕组,转子由永磁材料制成。

2.基本工作原理。

传统DC伺服电机的基本工作原理与普通DC电机完全相同,依靠电枢电流和气隙磁通产生电磁转矩,使伺服电机旋转。通常采用电枢控制方式,即在保持励磁电压不变的情况下,通过改变电枢电压来调节转速。电枢电压越小,转速越低。当电枢电压为零时,电机停止。因为当电枢电压为零时,电枢电流为零,电机不产生电磁转矩,就不会有“旋转”。

二、AC伺服电机。

1.基本结构。

AC伺服电机主要由定子和转子组成。

工控大揭秘:伺服电机

定子铁芯通常由硅钢片层压而成。两相绕组嵌入定子铁芯表面的槽内,其中一相绕组为励磁绕组,另一相绕组为控制绕组,两相绕组在空间上相差90度。工作时,励磁绕组f与交流励磁电源相连,控制绕组k被提供控制信号电压Uk。

2.工作原理。

没有控制电压时,AC伺服电机气隙中只有励磁绕组产生的脉动磁场,转子上没有启动力矩。当存在控制电压并且控制绕组电流不同于励磁绕组电流时,在气隙中产生旋转磁场,并且产生电磁转矩以在旋转磁场的方向上旋转转子。但是,伺服电机不仅要在控制电压下启动,还要在电压消失后立即停止。如果控制电压消失后,伺服电机继续像普通单相异步电机一样旋转,就会失控。我们称这种自旋转现象为失控所致。

三、AC伺服电机和DC伺服电机的区别。

DC伺服电机的缺点:

(1)结构复杂,制造困难,成本高。

(2)电刷和换向器容易磨损,换向时会产生火花,限制转速。

AC伺服电机的优点:

(1)结构简单,成本低,转子惯量比DC电机小。

(2)AC伺服电机的容量大于DC伺服电机。

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