伺服电机原理及分类

伺服电机原理及分类

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    长期以来,在要求调速性能较高的场合,一直占据主导地位的是应用直流电动机的调速系统。但直流电动机都存在一些固有的缺点,如电刷和换向器易磨损,需经常维护。换向器换向时会产生火花,使电动机的最高速度受到限制,也使应用环境受到限制,而且直流电动机结构复杂,制造困难,所用钢铁材料消耗大,制造成本高。而交流伺服电机,特别是鼠笼式感应电动机没有上述缺点,且转子惯量较直流电机小,使得动态响应更好。在同样体积下,交流电动机输出功率可比直流电动机提高10﹪~70﹪,此外,交流电动机的容量可比直流电动机造得大,达到更高的电压和转速。现代数控机床都倾向采用交流伺服驱动,交流伺服驱动已有取代直流伺服驱动之势。
分类和特点
1.异步型交流伺服电动机
    异步型交流伺服电机指的是交流感应电动机。它有三相和单相之分,也有鼠笼式和线绕式,通常多用鼠笼式三相感应电动机。其结构简单,与同容量的直流电动机相比,质量轻1/2,价格仅为直流电动机的1/3。缺点是不能经济地实现范围很广的平滑调速,必须从电网吸收滞后的励磁电流。因而令电网功率因数变坏。这种鼠笼转子的异步型交流伺服电动机简称为异步型交流伺服电动机,用IM表示。
2.同步型交流伺服电动机
    同步型交流伺服电动机虽较感应电动机复杂,但比直流电动机简单。它的定子与感应电动机一样,都在定子上装有对称三相绕组。而转子却不同,按不同的转子结构又分电磁式及非电磁式两大类。非电磁式又分为磁滞式、永磁式和反应式多种。其中磁滞式和反应式同步电动机存在效率低、功率因数较差、制造容量不大等缺点。数控机床中多用永磁式同步电动机。与电磁式相比,永磁式优点是结构简单、运行可靠、效率较高;缺点是体积大、启动特性欠佳。但永磁式同步电动机采用高剩磁感应,高矫顽力的稀土类磁铁后,可比直流电动外形尺寸约小1/2,质量减轻60﹪,转子惯量减到直流电动机的1/5。它与异步电动机相比,由于采用了永磁铁励磁,消除了励磁损耗及有关的杂散损耗,所以效率高。又因为没有电磁式同步电动机所需的集电环和电刷等,其机械可靠性与感应(异步)电动机相同,而功率因数却大大高于异步电动机,从而使永磁同步电动机的体积比异步电动机小些。这是因为在低速时,感应(异步)电动机由于功率因数低,输出同样的有功功率时,它的视在功率却要大得多,而电动机主要尺寸是据视在功率而定的。
 

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