交流伺服電機(jī)具有什么特點(diǎn)？可分為哪些類型？

交流伺服電機(jī)和直流伺服電機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)中常見(jiàn)的兩種電機(jī)類型，它們各自具有一些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。本文將對(duì)這兩種電機(jī)進(jìn)行對(duì)比，以幫助讀者更好地了解它們的特點(diǎn)和適用場(chǎng)景。 首先，我們來(lái)看看交流伺服電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。交流伺服電機(jī)具有較高的轉(zhuǎn)矩密度和功率密度，這意味著它們可以在相對(duì)較小的體積內(nèi)提供更大的轉(zhuǎn)矩和功率輸出。此外，交流伺服電機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，能夠迅速響應(yīng)外部控制信號(hào)的變化，從而實(shí)現(xiàn)精確的位置和速度控制。

交流伺服系統(tǒng)按照電機(jī)類型的不同可以分為兩種：異步伺服系統(tǒng)和同步伺服系統(tǒng)。根據(jù)控制器的不同，交流伺服系統(tǒng)又可以分為模擬伺服系統(tǒng)和數(shù)字伺服系統(tǒng)。

異步伺服系統(tǒng)：異步伺服系統(tǒng)通常使用異步電機(jī)作為執(zhí)行器，常用于低速、大扭矩的應(yīng)用場(chǎng)合，如壓力機(jī)、注塑機(jī)等。

同步伺服系統(tǒng)：同步伺服系統(tǒng)通常使用永磁同步電機(jī)或者感應(yīng)同步電機(jī)作為執(zhí)行器，具有響應(yīng)速度快、精度高、效率高等優(yōu)點(diǎn)，常用于高速、高精度的應(yīng)用場(chǎng)合，如機(jī)床、印刷機(jī)、包裝機(jī)等。

模擬伺服系統(tǒng)：模擬伺服系統(tǒng)通常采用模擬電路控制，具有控制精度低、調(diào)試?yán)щy等缺點(diǎn)，但是成本低、響應(yīng)速度快，適用于一些控制要求不高的應(yīng)用場(chǎng)合。

數(shù)字伺服系統(tǒng)：數(shù)字伺服系統(tǒng)采用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)或者微處理器作為控制器，具有控制精度高、穩(wěn)定性好、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，適用于對(duì)精度要求高、動(dòng)態(tài)性能要求高的應(yīng)用場(chǎng)合。

交流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)主要可分為兩部分，即定子部分和轉(zhuǎn)子部分。其中定子的結(jié)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)變壓器的定子基本相同，在定子鐵心中也安放著空間互成90度電角度的兩相繞組。其中一組為激磁繞組，另一組為控制繞組，交流伺服電動(dòng)機(jī)是一種兩相的交流電動(dòng)機(jī)。 交流伺服電動(dòng)機(jī)使用時(shí)，激磁繞組兩端施加恒定的激磁電壓Uf，控制繞組兩端施加控制電壓Uk。當(dāng)定子繞組加上電壓后，伺服電動(dòng)機(jī)很快就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。 通入勵(lì)磁繞組及控制繞組的電流在電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向決定了電機(jī)的轉(zhuǎn)向，當(dāng)任意一個(gè)繞組上所加的電壓反相時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向就發(fā)生改變，電機(jī)的方向也發(fā)生改變。

伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成電磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在此磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度(線數(shù))。交流伺服電機(jī)定子的構(gòu)造基本上與電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)相似。其定子上裝有兩個(gè)位置互差90°的繞組，一個(gè)是勵(lì)磁繞組Rf，它始終接在交流電壓Uf上;另一個(gè)是控制繞組L，聯(lián)接控制信號(hào)電壓Uc。所以交流伺服電動(dòng)機(jī)又稱兩個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)。

交流伺服電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：速度控制特性良好，在整個(gè)速度區(qū)內(nèi)可實(shí)現(xiàn)平滑控制，幾乎無(wú)振蕩，90%以上的高效率，發(fā)熱少，高速控制，高精確度位置控制(取決于編碼器精度)，額定運(yùn)行區(qū)域內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)恒力矩，慣量低，低噪音，無(wú)電刷磨損，免維護(hù)(適用于無(wú)塵、易爆環(huán)境)

缺點(diǎn)：控制較復(fù)雜，驅(qū)動(dòng)器參數(shù)需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整PID參數(shù)確定，需要更多的連線。

長(zhǎng)期以來(lái)，在要求調(diào)速性能較高的場(chǎng)合，一直占據(jù)主導(dǎo)地位的是應(yīng)用直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)。但直流電動(dòng)機(jī)都存在一些固有的缺點(diǎn)，如電刷和換向器易磨損，需經(jīng)常維護(hù)。換向器換向時(shí)會(huì)產(chǎn)生火花，使電動(dòng)機(jī)的最高速度受到限制，也使應(yīng)用環(huán)境受到限制，而且直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，所用鋼鐵材料消耗大，制造成本高。而交流電動(dòng)機(jī)，特別是鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)沒(méi)有上述缺點(diǎn)，且轉(zhuǎn)子慣量較直流電機(jī)小，使得動(dòng)態(tài)響應(yīng)更好。在同樣體積下，交流電動(dòng)機(jī)輸出功率可比直流電動(dòng)機(jī)提高10﹪～70﹪，此外，交流電動(dòng)機(jī)的容量可比直流電動(dòng)機(jī)造得大，達(dá)到更高的電壓和轉(zhuǎn)速?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床都傾向采用交流伺服驅(qū)動(dòng)，交流伺服驅(qū)動(dòng)已有取代直流伺服驅(qū)動(dòng)之勢(shì)。