步进电机从静止加速到工作转速（一般为每分钟几百转）需要 200～400 毫秒。交流

伺服系统的加速性能较好，以松下 MSMA 400W 交流伺服电机为例，从静止加速到其额
定转速 3000RPM 仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合。

综上所述，交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合也经
常用步进电机来做执行电动机。所以，在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成
本等多方面的因素，选用适当的控制电机。

 

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。