伺服電動機也稱為執(zhí)行電動機或控制電動機。在自動控制系統(tǒng)中，伺服電動機是運行組件，其功能是將信號（控制電壓或相位）轉(zhuǎn)換為機械位移，即將接收到的電信號轉(zhuǎn)換為特定的轉(zhuǎn)速或角位移。馬達。容量通常為0.1-100W，常用容量小于30W。伺服電機分為直流和交流。伺服電動機，也稱為運行電動機，在自動控制系統(tǒng)中用作致動器，將接收到的電信號轉(zhuǎn)換為電動機軸的角位移或角速度輸出。它分為兩類：DC和AC伺服電機。主要特征是，當(dāng)信號電壓為零時，沒有旋轉(zhuǎn)，并且隨著扭矩的增加，速度以恒定的速率降低。

交流伺服電機和無刷直流伺服電機之間的功能區(qū)別是什么？答：交流伺服更好，因為它是由正弦波控制的，并且轉(zhuǎn)矩脈動很小。直流伺服是梯形波形。但是，DC伺服器更簡單，更便宜。

自1980年代以來，永磁交流伺服電動機隨著集成電路，電力電子技術(shù)和交流變速驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展，永磁交流伺服驅(qū)動技術(shù)得到了顯著發(fā)展。交流伺服電機和伺服驅(qū)動器的系列不斷改進和更新。交流伺服系統(tǒng)已經(jīng)成為現(xiàn)代高性能伺服系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，而原有的直流伺服系統(tǒng)面臨著淘汰的危機。自1990年代以來，AC伺服系統(tǒng)已在世界許多國家商業(yè)化，它是具有全數(shù)字控制功能的正弦電動機伺服驅(qū)動器。交流伺服驅(qū)動器在傳動領(lǐng)域的發(fā)展日新月異。永磁交流伺服電動機比直流伺服電動機具有以下主要優(yōu)點。 ⑴沒有電刷和換向器，因此工作穩(wěn)定且?guī)缀醪恍枰S護。 to散發(fā)定子繞組的熱量更方便。 ⑶慣性小，系統(tǒng)速度容易提高。 is適用于高速大扭矩的工作條件。 volume體積小，重量輕，作用力相同。

一、交流伺服電動機

交流伺服電動機定子的結(jié)構(gòu)基本上類似于電容器分相單相異步電動機的結(jié)構(gòu)，如圖1所示。定子配備兩個位置相差90°的繞組，一個是勵磁繞組Rf，始終連接到交流電壓Uf，另一個是控制繞組L，其連接到控制信號電壓Uc。因此，交流伺服電動機也稱為兩個伺服電動機。

交流伺服電動機的轉(zhuǎn)子通常由鼠籠制成，但與普通電動機相比，使伺服電動機具有較寬的轉(zhuǎn)速范圍，線性機械性能，無“旋轉(zhuǎn)”現(xiàn)象，響應(yīng)速度快。它應(yīng)具有兩個特性：較大的轉(zhuǎn)子電阻和較小的慣性矩。目前有兩種類型的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)被廣泛使用。一種是具有由高電阻導(dǎo)電材料制成的高電阻導(dǎo)電材料的鼠籠式轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子很細，可以減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量。一種是由鋁合金制成的空心杯形轉(zhuǎn)子。杯子的壁很薄，為0.2-0.3mm。必須放置固定的內(nèi)部定子以減小磁路的磁阻。在空心杯形轉(zhuǎn)子中，如圖2所示。中空杯狀轉(zhuǎn)子由于慣性矩小，響應(yīng)速度快，運行穩(wěn)定而被廣泛使用。

圖1交流伺服電機示意圖

圖2中空杯轉(zhuǎn)子伺服電機的結(jié)構(gòu)

當(dāng)交流伺服電機沒有控制電壓時，定子中的勵磁繞組只會產(chǎn)生一個脈動磁場，而轉(zhuǎn)子則是靜止的。存在控制電壓時，在定子中產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁場，旋轉(zhuǎn)磁鐵沿旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)，在負載恒定的情況下，電動機的速度根據(jù)控制電壓的大小而變化。當(dāng)控制電壓的相位反轉(zhuǎn)時，伺服電動機也反轉(zhuǎn)。

AC伺服電動機的工作原理類似于分相單相異步電動機，但是前者的轉(zhuǎn)子電阻比后者大得多。與單相異步電動機相比的特性：

1.大啟動扭矩

由于轉(zhuǎn)子電阻大，所以轉(zhuǎn)矩特性曲線如圖3中的曲線1所示。與普通異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性曲線2相比，存在明顯的差異。這可以使臨界滑移率S0> 1，這不僅使扭矩特性（機械特性）更接近線性，而且還具有較大的啟動扭矩。因此，當(dāng)在定子中產(chǎn)生控制電壓時，轉(zhuǎn)子立即旋轉(zhuǎn)，這具有快速啟動和高靈敏度的特性。

圖3伺服電機的轉(zhuǎn)矩特性

2.更大的工作范圍

如圖3所示，伺服電機可以在0到1的范圍內(nèi)穩(wěn)定運行。

3.無旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象

如果伺服電機正常運行，則當(dāng)控制電壓下降時，電機立即停止運行。伺服電機失去控制電壓后，進入單相運行狀態(tài)。由于轉(zhuǎn)子電阻較大，兩個旋轉(zhuǎn)磁場在定子和轉(zhuǎn)子運動的相反方向（T1-S1，T2-S2曲線）和兩個方向相反的方向上旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的兩個轉(zhuǎn)矩特性和組合轉(zhuǎn)矩特性如圖（TS曲線）所示。與典型的單相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性不同（圖中的T"-S曲線）。此時的合成轉(zhuǎn)矩T為制動轉(zhuǎn)矩，因此電動機會快速停止運行。

圖4單相運行中的伺服電動機的轉(zhuǎn)矩特性

圖5是單相運行中的伺服電機的機械特性曲線。當(dāng)負載恒定時，控制電壓Uc越高，轉(zhuǎn)速越高；而當(dāng)控制電壓恒定時，負載增加而轉(zhuǎn)速降低。

圖5伺服電機的機械特性

交流伺服電機的輸出功率通常為0.1-100W。當(dāng)電源頻率為50Hz時，電壓為36V，110V，220、380V;當(dāng)電源頻率為400Hz時，電壓為20V，26V，36V，115V等。

交流伺服電機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音低。但是，控制特性是非線性的，轉(zhuǎn)子電阻大，因此損失大，效率低，與相同容量的直流伺服電動機相比，體積大且重量重。僅適用于0.5-100W的小型功率控制系統(tǒng)。

二、直流伺服電動機

DC伺服電機的結(jié)構(gòu)與普通DC電機相同，但結(jié)構(gòu)越來越薄，以減小慣性矩。勵磁繞組和電樞由兩個獨立的電源供電。也有永磁體類型。即，極是永磁體。通常采用電樞控制。也就是說，勵磁電壓f是恒定的，設(shè)定磁通量Φ也是恒定值，控制電壓Uc添加到電樞，其接線圖如圖6所示。

圖6直流伺服電機接線圖

直流伺服電動機的機械特性（n=f（T））與直流獨立勵磁電動機的機械特性相同，并由下式表示。

n=Uc/KE？ Φ-Ra/KE？ KT？ Φ？ T

圖7顯示了不同控制電壓（Uc是額定控制電壓）下的DC伺服電機的機械特性曲線。從圖中可以看出，當(dāng)磁通量在特定負載轉(zhuǎn)矩下不變時，電樞電壓升高時電動機速度增加，反之，電樞電壓降低時電動機速度降低。當(dāng)Uc=0時，電動機立即停止。要使電動機反轉(zhuǎn)，可以更改電樞電壓的極性。

圖7 n=DC伺服電動機的f（T）曲線

與交流伺服電動機相比，直流伺服電動機具有機械性能更嚴(yán)格，輸出更大，不旋轉(zhuǎn)以及啟動轉(zhuǎn)矩較大的優(yōu)點。