交流伺服电机

的

结构

及控制原理

 
        与普通电机一样，交流伺服电机也由定子和转子构成。定子上有两个绕

组，即励磁绕组和控制绕组，两个绕组在空间相差 90°电角度。伺服电机内部

的转子是永磁铁，驱动 gS 控制的 u／V／W

 

三相电形成电磁场 转子在此磁场

的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈

 

值与目标值进行比较 调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精
度{线数)。

        交流伺服电机的工作原理和单相感应电动机无本质上的差异。但是，交

“

”

流伺服电机必须具备一个性能，就是能克服交流伺服电机的所谓 自转 现象，
即无控制信号时，它不应转动，特别是当它已在转动时，如果控制信号消失，
它应能立即停止转动。而普通的感应电动机转动起来以后，如控制信号消失，
往往仍在继续转动。

        当电机原来处于静止状态时，如控制绕组不加控制电压，此时只有励磁
绕组通电产生脉动磁场。可以把脉动磁场看成两个圆形旋转磁场。这两个圆形
旋转磁场以同样的大小和转速，向相反方向旋转，所建立的正、反转旋转磁场
分别切割笼型绕组（或杯形壁）并感应出大小相同，相位相反的电动势和电
流（或涡流），这些电流分别与各自的磁场作用产生的力矩也大小相等、方向
相反，合成力矩为零，伺服电机转子转不起来。一旦控制系统有偏差信号，控
制绕组就要接受与之相对应的控制电压。在一般情况下，电机内部产生的磁场
是椭圆形旋转磁场。一个椭圆形旋转磁场可以看成是由两个圆形旋转磁场合成
起来的。这两个圆形旋转磁场幅值不等（与原椭圆旋转磁场转向相同的正转磁
场大，与原转向相反的反转磁场小），但以相同的速度，向相反的方向旋转。
它们切割转子绕组感应的电势和电流以及产生的电磁力矩也方向相反、大小不
等（正转者大，反转者小）合成力矩不为零，所以伺服电机就朝着正转磁场
的方向转动起来，随着信号的增强，磁场接近圆形，此时正转磁场及其力矩
增大，反转磁场及其力矩减小，合成力矩变大，如负载力矩不变，转子的速
度就增加。如果改变控制电压的相位，即移相 180o，旋转磁场的转向相反，
因而产生的合成力矩方向也相反，伺服电机将反转。若控制信号消失，只有励
磁绕组通入电流，伺服电机产生的磁场将是脉动磁场，转子很快地停下来。

为使交流伺服电机具有控制信号消失，立即停止转动的功能，把它的转子电
阻做得特别大，使它的临界转差率 Sk 大于 1。在电机运行过程中，如果控制

“ ”

信号降为 零 ，励磁电流仍然存在，气隙中产生一个脉动磁场，此脉动磁场
可视为正向旋转磁场和反向旋转磁场的合成。一旦控制信号消失，气隙磁场转
化为脉动磁场，它可视为正向旋转磁场和反向旋转磁场的合成，电机即按合
成特性曲线运行。由于转子的惯性，运行点由 A 点移到 B 点，此时电动机产生
了一个与转子原来转动方向相反的制动力矩。在负载力矩和制动力矩的作用下
使转子迅速停止。