伺服电机的结构原理，其实没那么复杂

时间：2021-08-12

伺服电动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输出，在自动控制系统中常作为执行元件，所以伺服电动机又称为执行电动机，其更大特点是：有控制电压时转子立即转动，无控制电压时转子立即停止。轴的方向和速度由控制电压的方向和大小决定。伺服电机分为交流和直流。



一、直流伺服电动机

1.基本结构

传统的直流伺服电动机是一种普通的小容量直流电机，有他励式和永磁式两种，其结构与普通直流电动机的结构基本相同。

杯形电枢直流伺服电机的转子采用无磁空心杯形圆柱，重量轻，转动惯量小，响应快。转子在软磁材料制成的内外定子之间转动，气隙大。

无刷直流伺服电动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直流电机基本相同，它嵌入多相绕组，转子由永磁材料制成。



2. 基本工作原理

传统直流伺服电动机的基本工作原理与普通直流电动机完全相同，依靠电枢电流与气隙磁通的作用产生电磁转矩，使伺服电动机转动。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，电动机停止。因为当电枢电压为零时，电枢电流为零，电动机不产生电磁转矩，不会出现“自转”。



二、交流伺服电动机

1.基本结构

交流伺服电动机主要由定子和转子构成。

定子铁心通常用硅钢片叠压而成。定子铁心表面的槽内嵌有两相绕组，其中一相绕组是励磁绕组，另一相绕组是控制绕组，两相绕组在空间位置上互差90°电角度。工作时励磁绕组f与交流励磁电源相连，控制绕组k加控制信号电压Uk 。



2. 工作原理

无控制电压时，交流伺服电机气隙中只有励磁绕组产生的脉动磁场，转子上没有起动转矩。当存在控制电压且控制绕组电流与励磁绕组电流不同时，在气隙中产生旋转磁场，并产生电磁转矩使转子沿旋转磁场的方向旋转。但是伺服电机不仅要在控制电压下启动，而且要在电压消失后立即停止。如果伺服电动机控制电压消失后像一般单相异步电动机那样继续转动，则出现失控现象，我们把这种因失控而自行旋转的现象称为自转。



三、交直流伺服电动机的区别

直流伺服电动机的缺点：

a. 结构复杂，制造困难，成本高

b. 电刷和换向器易磨损，换向时产生火花，限制转速

交流伺服电动机的优点：

a. 结构简单，成本低廉，转子惯量较直流电机小

b. 交流电动机的容量大于直流电动机

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