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1、项目7 伺服电动机 教学课件电机与驱动技术 电子教案掌握两相交流伺服电动机结构与工作原理1了解两相交流伺服电动机控制方式2学习目标了解交流同步电动机的种类和原理3厚德|博学|笃行|乐业7.1 交流伺服电动机伺服电动机与普通电动机相比具有如下特点：（1）调速范围宽：伺服电动机的转速随着控制电压改变，能在宽广的范围内连续调节。（2）响应速度快：转子比较轻，转动惯性小，即能实现迅速启动、停转，能够对控制信号快速快速响应。（3）精度高：在数控机床、机器人、记录仪等设备，伺服电动机的角位移具有极高的精度，保证其设备的正确运行。（4）机械特性和调节特性的线性度好：伺服电动机的线性度有利于提高自动控制系统的
2、动态精度。厚德|博学|笃行|乐业7.1 交流伺服电动机7.1.1 两相交流伺服电动机结构与工作原理一、两相交流伺服电动机结构特点1、定子绕组交流伺服电动机结构与单相异步电动机相同。它的定子铁芯上放置着空间位置相差为90电角度的两相分布绕组。一相称为励磁绕组，接到交流励磁电压Uf上，另一相则称为控制绕组，接到控制电压Uc上。厚德|博学|笃行|乐业7.1 交流伺服电动机7.1.1 两相交流伺服电动机结构与工作原理一、两相交流伺服电动机结构特点2、转子（1）笼形转子这种转子和普通单相异步电动机的转子相同，只是转子导体采用导条采用高电阻率的导电材料制造，如青铜、黄铜制成，也可采用铸铝铸铝制造。为了减少
3、转动惯量，转子一般做得细而长，提高交流伺服电动机的快速响应性能。厚德|博学|笃行|乐业7.1 交流伺服电动机7.1.1 两相交流伺服电动机结构与工作原理一、两相交流伺服电动机结构特点2、转子（2）非磁性空心杯转子非磁性空心杯转子交流伺服电动机有两个定子：外定子和内定子，两者铁芯均采用硅钢片叠压而成。外定子铁芯槽内安放有励磁绕组和控制绕组，而内定子一般不放绕组，仅作磁路的一部分，以减少主磁通磁阻。厚德|博学|笃行|乐业7.1 交流伺服电动机7.1.1 两相交流伺服电动机结构与工作原理一、两相交流伺服电动机结构特点2、转子（3）空心铁磁转子这种转子用铁磁材料制成，像个圆筒，转子本身既是磁路又是绕组
4、。它的转动惯量、灵敏度、功率等介于上述两种转子之间。厚德|博学|笃行|乐业7.1 交流伺服电动机7.1.1 两相交流伺服电动机结构与工作原理二、工作原理两相交流伺服电动机的工作原理与单相异步电动机相近。当交流伺服电动机的励磁绕组接到励磁电压Uf上，若控制绕组无控制电压Uc，所产生的是脉动磁场，电动机无启动转矩，转子不转动；当控制绕组加上的控制电压Uc，且产生的控制电流与励磁电流的相位不同时，建立起椭圆形旋转磁场或者圆形旋转磁场（Ic与If相位差为90），于是产生启动转矩，电动机转子可以启动。厚德|博学|笃行|乐业7.1 交流伺服电动机7.1.2 控制方式一、幅值控制厚德|博学|笃行|乐业7.1
5、 交流伺服电动机7.1.2 控制方式二、相位控制厚德|博学|笃行|乐业7.1 交流伺服电动机7.1.2 控制方式三、幅值相位控制厚德|博学|笃行|乐业7.2 交流同步伺服电动机7.2.1 磁阻同步电动机磁阻同步电动机又称为反应同步电动机，这种电动机的特点是转子本身没有磁性，利用转子角度的调整使磁路磁阻最小的原理，在转子上两个正交方向磁阻的不同而产生转矩，这种转矩称为磁阻转矩或反应转矩。厚德|博学|笃行|乐业7.2 交流同步伺服电动机7.2.1 磁阻同步电动机根据磁感线总是力求沿磁阻最小的路径通过的性质，在定子磁场的通过转子凸极而形成闭合回路。定子绕组通电后产生的旋转磁场，在转子上产生与定子磁极
6、相反的极性，从而定子和转子磁场产生吸引力，促使转子随定子磁场一起旋转。厚德|博学|笃行|乐业7.2 交流同步伺服电动机7.2.2 永磁同步电动机永磁同步电动机在结构上包括定子和转子两部分。1、定子定子部分与一般同步电动机的定子相同，定子铁芯中嵌入三相对称交流绕组，定子绕组通入三相交流电时，在气隙中产生圆形旋转磁场。2、转子转子部分包括转于铁芯、永久磁体、鼠笼绕组等组成。永磁体的放置方式是主要区别，一般可以分为表面式、嵌入式和内置式三种形式。厚德|博学|笃行|乐业7.2 交流同步伺服电动机7.2.2 永磁同步电动机嵌入式转子结构表面式转子结构厚德|博学|笃行|乐业7.2 交流同步伺服电动机7.2
7、.2 永磁同步电动机（a）永磁体径向充磁 （b）永磁体横向充磁 内置式转子结构厚德|博学|笃行|乐业7.2 交流同步伺服电动机7.2.2 永磁同步电动机二、原理与启动永磁同步电动机工作原理是，当电动机正常运行时，定子绕组产生的旋转磁场以同步转速n1旋转，转子也以同步转速n1旋转。永磁同步电动机采用异步启动法：在启动过程中，转子上的鼠笼启动绕组在定子绕组产生的旋转磁场下产生异步转矩，使电动机启动。当电动机转子转速接近同步转速时，转子被“牵入同步”。至于转子惯量不大的电动机或低速电动机，也可不装笼型启动绕组，依靠转子产生的涡流转矩也可自行启动，将转子牵入同步。厚德|博学|笃行|乐业7.2 交流同步伺服电动机7.2.3 磁滞同步电动机一、结构磁滞式微型同步电动机的定子与一般的同步电动机定子相同，功率小的磁滞电动机，定子也采用罩极结构。转子一般由磁滞材料层、套筒和转轴部分组成。厚德|博学|笃行|乐业7.2 交流同步伺服电动机7.2.3 磁滞同步电动机二、原理当定子绕组接通交流电源后产生旋转磁场，当用这种硬磁材料做成的转子在旋转磁场下进行磁化时，由强烈的磁滞现象使硬磁材料的磁动势滞后于外加磁动势一个空间角，这个角称为磁滞角。