伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理，其實(shí)沒那么復(fù)雜

伺服電動(dòng)機(jī)的作用是將輸入的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成軸上的角位移或角速度輸出，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中常作為執(zhí)行元件，所以伺服電動(dòng)機(jī)又稱為執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，其更大特點(diǎn)是：有控制電壓時(shí)轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動(dòng)，無控制電壓時(shí)轉(zhuǎn)子立即停止。軸的方向和速度由控制電壓的方向和大小決定。伺服電機(jī)分為交流和直流。

一、直流伺服電動(dòng)機(jī)

1.基本結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的直流伺服電動(dòng)機(jī)是一種普通的小容量直流電機(jī)，有他勵(lì)式和永磁式兩種，其結(jié)構(gòu)與普通直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)基本相同。

杯形電樞直流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子采用無磁空心杯形圓柱，重量輕，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，響應(yīng)快。轉(zhuǎn)子在軟磁材料制成的內(nèi)外定子之間轉(zhuǎn)動(dòng)，氣隙大。

無刷直流伺服電動(dòng)機(jī)采用電子換向裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電刷和換向器，使其工作更加可靠。其定子鐵芯結(jié)構(gòu)與普通直流電機(jī)基本相同，它嵌入多相繞組，轉(zhuǎn)子由永磁材料制成。

2. 基本工作原理

傳統(tǒng)直流伺服電動(dòng)機(jī)的基本工作原理與普通直流電動(dòng)機(jī)完全相同，依靠電樞電流與氣隙磁通的作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。通常采用電樞控制方式，即在保持勵(lì)磁電壓不變的情況下，通過改變電樞電壓來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。電樞電壓越小，轉(zhuǎn)速越低；當(dāng)電樞電壓為零時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止。因?yàn)楫?dāng)電樞電壓為零時(shí)，電樞電流為零，電動(dòng)機(jī)不產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，不會(huì)出現(xiàn)“自轉(zhuǎn)”。

二、交流伺服電動(dòng)機(jī)

1.基本結(jié)構(gòu)

交流伺服電動(dòng)機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成。

定子鐵心通常用硅鋼片疊壓而成。定子鐵心表面的槽內(nèi)嵌有兩相繞組，其中一相繞組是勵(lì)磁繞組，另一相繞組是控制繞組，兩相繞組在空間位置上互差90°電角度。工作時(shí)勵(lì)磁繞組f與交流勵(lì)磁電源相連，控制繞組k加控制信號(hào)電壓Uk 。

2. 工作原理

無控制電壓時(shí)，交流伺服電機(jī)氣隙中只有勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的脈動(dòng)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子上沒有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。當(dāng)存在控制電壓且控制繞組電流與勵(lì)磁繞組電流不同時(shí)，在氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向旋轉(zhuǎn)。但是伺服電機(jī)不僅要在控制電壓下啟動(dòng)，而且要在電壓消失后立即停止。如果伺服電動(dòng)機(jī)控制電壓消失后像一般單相異步電動(dòng)機(jī)那樣繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，則出現(xiàn)失控現(xiàn)象，我們把這種因失控而自行旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象稱為自轉(zhuǎn)。

三、交直流伺服電動(dòng)機(jī)的區(qū)別

直流伺服電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)：

a. 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，成本高

b. 電刷和換向器易磨損，換向時(shí)產(chǎn)生火花，限制轉(zhuǎn)速

交流伺服電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：

a. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，轉(zhuǎn)子慣量較直流電機(jī)小

b. 交流電動(dòng)機(jī)的容量大于直流電動(dòng)機(jī)