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編輯本段伺服電機原理
一、交流伺服電動機 交流伺服電動機定子的構造基本
上與電容分相式單相異步電動機相似.其定子上裝有兩個位置互
差90°的繞組，一個是勵磁繞組Rf，它始終接在交流電壓Uf上；
另一個是控制繞組L，聯接控制信號電壓Uc。所以交流伺服電動
機又稱兩個伺服電動機。 交流伺服電動機的轉子通常做成
鼠籠式，但為了使伺服電動機具有較寬的調速范圍、線性的機械
特性，無“自轉”現象和快速響應的性能，它與普通電動機相比
，應具有轉子電阻大和轉動慣量小這兩個特點。目前應用較多的
轉子結構有兩種形式：一種是采用高電阻率的導電材料做成的高
電阻率導條的鼠籠轉子，為了減小轉子的轉動慣量，轉子做得細
長；另一種是采用鋁合金制成的空心杯形轉子，杯壁很薄，僅
0.2-0.3mm，為了減小磁路的磁阻，要在空心杯形轉子內放置固
定的內定子.空心杯形轉子的轉動慣量很小，反應迅速，而且運
轉平穩，因此被廣泛采用。 交流伺服電動機在沒有控制電
壓時，定子內只有勵磁繞組產生的脈動磁場，轉子靜止不動。當
有控制電壓時，定子內便產生一個旋轉磁場，轉子沿旋轉磁場的
方向旋轉，在負載恒定的情況下，電動機的轉速隨控制電壓的大
小而變化，當控制電壓的相位相反時，伺服電動機將反轉。
編輯本段伺服電動機與單機異步電動機比較
交流伺服電動機的工作原理與分相式單相異步電動機雖然相
似，但前者的轉子電阻比后者大得多，所以伺服電動機與單機異
步電動機相比，有三個顯著特點： 1、起動轉矩大 由
于轉子電阻大，其轉矩特性曲線如圖3中曲線1所示，與普通異步
電動機的轉矩特性曲線2相比，有明顯的區別。它可使臨界轉差
率S0>1，這樣不僅使轉矩特性（機械特性）更接近于線性，而且
具有較大的起動轉矩。因此，當定子一有控制電壓，轉子立即轉
動，即具有起動快、靈敏度高的特點。 2、運行范圍較廣
3、無自轉現象 正常運轉的伺服電動機，只要失去控制
電壓，電機立即停止運轉。當伺服電動機失去控制電壓后，它處
于單相運行狀態，由于轉子電阻大，定子中兩個相反方向旋轉的
旋轉磁場與轉子作用所產生的兩個轉矩特性（T1－S1、T2－S2曲
線）以及合成轉矩特性（T－S曲線） 交流伺服電動機的輸
出功率一般是0.1-100W。當電源頻率為50Hz，電壓有36V、110V
、220、380V；當電源頻率為400Hz，電壓有20V、26V、36V、
115V等多種。 交流伺服電動機運行平穩、噪音小。但控制
特性是非線性，并且由于轉子電阻大，損耗大，效率低，因此與
同容量直流伺服電動機相比，體積大、重量重，所以只適用于
0.5-100W的小功率控制系統。
編輯本段選型方法
與步進電機的性能比較
步進電機作為一種開環控制的系統，和現代數字控制技術有
著本質的聯系。在目前國內的數字控制系統中，步進電機的應用
十分廣泛。隨著全數字式交流伺服系統的出現，交流伺服電機也
越來越多地應用于數字控制系統中。為了適應數字控制的發展趨
勢，運動控制系統中大多采用步進電機或全數字式交流伺服電機
作為執行電動機。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信
號），但在使用性能和應用場合上存在著較大的差異�，F就二者
的使用性能作一比較。 一、控制精度不同 兩相混合式
步進電機步距角一般為 1.8°、0.9°，五相混合式步進電機步
距角一般為0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步進電機通過
細分后步距角更小。如三洋公司（SANYO DENKI）生產的二相混
合式步進電機其步距角可通過撥碼開關設置為1.8°、0.9°、
0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了
兩相和五相混合式步進電機的步距角。 交流伺服電機的控
制精度由電機軸后端的旋轉編碼器保證。以三洋全數字式交流伺
服電機為例，對于帶標準2000線編碼器的電機而言，由于驅動器
內部采用了四倍頻技術，其脈沖當量為360°/8000=0.045°。對
于帶17位編碼器的電機而言，驅動器每接收131072個脈沖電機轉
一圈，即其脈沖當量為360°/131072=0.0027466°，是步距角為
1.8°的步進電機的脈沖當量的1/655。 二、低頻特性不同
步進電機在低速時易出現低頻振動現象。振動頻率與負載情
況和驅動器性能有關，一般認為振動頻率為電機空載起跳頻率的
一半。這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現象對于機
器的正常運轉非常不利。當步進電機工作在低速時，一般應采用
阻尼技術來克服低頻振動現象，比如在電機上加阻尼器，或驅動
器上采用細分技術等。 交流伺服電機運轉非常平穩，即使
在低速時也不會出現振動現象。交流伺服系統具有共振抑制功能
，可涵蓋機械的剛性不足，并且系統內部具有頻率解析機能
（FFT），可檢測出機械的共振點，便于系統調整。 三、矩
頻特性不同 步進電機的輸出力矩隨轉速升高而下降，且在
較高轉速時會急劇下降，所以其最高工作轉速一般在300～
600RPM。交流伺服電機為恒力矩輸出，即在其額定轉速（一般為
2000RPM或3000RPM）以內，都能輸出額定轉矩，在額定轉速以上
為恒功率輸出。 四、過載能力不同 步進電機一般不具
有過載能力。交流伺服電機具有較強的過載能力。以山洋交流伺
服系統為例，它具有速度過載和轉矩過載能力。其最大轉矩為額
定轉矩的二到三倍，可用于克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩
。步進電機因為沒有這種過載能力，在選型時為了克服這種慣性
力矩，往往需要選取較大轉矩的電機，而機器在正常工作期間又
不需要那么大的轉矩，便出現了力矩浪費的現象。 五、運
行性能不同 步進電機的控制為開環控制，啟動頻率過高
或負載過大易出現丟步或堵轉的現象，停止時轉速過高易出現過
沖的現象，所以為保證其控制精度，應處理好升、降速問題。交
流伺服驅動系統為閉環控制，驅動器可直接對電機編碼器反饋信
號進行采樣，內部構成位置環和速度環，一般不會出現步進電機
的丟步或過沖的現象，控制性能更為可靠。 六、速度響應
性能不同 步進電機從靜止加速到工作轉速（一般為每分鐘
幾百轉）需要200～400毫秒。交流伺服系統的加速性能較好，以
山洋400W交流伺服電機為例，從靜止加速到其額定轉速3000RPM
僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場合。 綜上所述
，交流伺服系統在許多性能方面都優于步進電機。但在一些要求
不高的場合也經常用步進電機來做執行電動機。所以，在控制系
統的設計過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素，選
用適當的控制電機。
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