永磁交流伺服电机应用中需重点考虑的几个问题 

    摘要：永磁交流伺服电机有响应快、功率密度大、效率高、运行平稳等特点，所以在自
动化应用等行业得到了广泛的应用。但是笔者在十多年的客户调研过程中，发现很多工程
师对交流伺服电机的几个重点知识都有些困惑，如电机绕组相序与编码器信号相序的判
别，电机关键参数 KT 和 KE 的意义及如何在工程计算中有效利用这两个参数，电机功率

 

等。本文从工程应用的角度出发对以上问题进行详尽阐述。

    

 

引言

    永磁交流伺服电机绕组相序与编码器信号相序如何判别，电机关键参数 KT 和 KE 的意
义及如何在工程计算中有效利用这两个参数，如何理解电机功率，工程应用上如何利用

 

这些参数，本文对这些问题都进行了论述。

    1 

 

永磁交流伺服电机的基本原理

    PMSM 的定子绕组结构为三相对称绕组，转子结构为表面贴装式永磁结构或内嵌式永
磁结构，其绕组反电动势为正弦波，当给电机定子绕组通入三相对称的正弦波电流时，
电机将产生连续的电磁转矩。PMSM 的转子永磁体在工作气隙内产生接近正弦波的磁场，
所以转子转动时就在电枢绕组上感生接近正弦波的反电动势。PMSM 的三相电枢绕组与
180 导通型半桥逆变电路相连接，驱动电压是经由空间矢量脉宽调制的脉冲电压。电动机

“

”

运行时，三相电枢绕组同时接通，在工作气隙内产生 连续式 圆形旋转磁场。为了实现伺
服控制，PMSM 的位置传感器可以采用旋转变压器或光电编码器，目前工业应用较多的

 

是增量式光电编码器。伺服驱动的编码器一般需要两组信号：

    1）A,B,Z 信号，其中 A,B 两路脉冲相位差 90，这样可以方便的判断电机转向；Z 信号，
则每转输出一个脉冲，用于基准点定位。（目前雷赛伺服不需要 Z

 

信号）

    2）U,V,W 信号：三路脉冲信号彼此相位差 120，每转所发出的脉冲个数与电机极对数
一致。根据 U,V,W

 

信号的高低电平关系就可以判断电动机转子现在的位置。

    在电动机启动前，根据 U,V,W 三路脉冲信号电平高低关系就可以估算出电动机磁极现
在的位置。一旦电机旋转起来，A,B

 

信号则可精确检测出转子位置角度。

    2 

 

永磁交流伺服电机的相序如何定义或判别

    在 PMSM 伺服电机的生产过程中，需有一道重要装配调试工序来确保电机三相绕组反
电动势与编码器信号 U,V,W

 

的合适相位关系。

    3 永磁交流伺服电机的 KT 和 KE 

    3.1 永磁电机的反电动势常数 KE 

    只要电机在转动，必然会有线圈切割磁力线，所以会有反电动势产生。对于具体的某型
号电机，其转动速度越快，则产生的反电动势电压越高。也即反电动势电压与电机转速成
正比。反电动势常数 KE 

 

就是用来表示这种比例关系的。