永磁式交流伺服电机的选型与计算研究

摘要：永磁式交流伺服电机广泛应用于闭环控制和半闭环控制的伺服系统中，是现代数控机床的主流
驱动装置。而用好永磁式交流伺服电机的关键是对电机的正确选型与计算。本文在概述了永磁式交流伺
服电机工作特性的基础上，针对数控机床进给传动系统的负载特点，详细介绍了该电机的选型原则以
及计算方法。
关键词：数控机床

  永磁式交流伺服电机  选型  计算

Study on Type Selection and Calculation for AC Servo Electric Motors

of Permanent Magnet

Abstract:AC  servo  electric  motors  of  permanent  magnet  are  widely  used  in  closed  loop  control  or  semi-
closed loop control servo systems. They are the main driven equipments of modern NC machine tools .It is 
the key that how to select and calculate the elctric motor for an user to use correctly AC servo electric motors 
of  permanent  magnet.  In  this  paper,  the  work  characteristics  of  AC  servo  electric  motors  of   permanent 
magnet are demonstrated. Based on the load characteristic of the feed driven system of NC machine tools, the 
type selecting philosophies and the calculating metheds about the electric motors are investigated in detail.
Keywords:NC machine tools,AC servo electric motors of permanent magnet, type selection, calculation

20 世纪 80 年代以来，随着技术的日益进步，交流伺服电机在材料、结构以及控制理论与方法方面

均取得了突破性进展。而在这期间微电子技术和功率半导体器件的发展又为其控制方法的实现创造了
条件，使得永磁式交流伺服电机逐渐取代了直流伺服电机成为现代数控机床的主流驱动装置，广泛应
用于闭环控制和半闭环控制的伺服系统中。然而，要用好永磁式交流伺服电机必须在设计数控机床进
给传动系统时，对其实施正确的选型与计算。
1 永磁式交流伺服电机的工作特性

永磁式交流伺服电机工作特性曲线如图所示。从图中可以看出，

电机的工作区域被划分为连续工作和间断工作两个区域。在连续工
作区，电机的任何转速与转矩的组合都可以长时间的连续运行。虽
然随着转速的升高，转矩略有下降，但变化不大。基本上是恒转矩
输出，而且永磁式交流伺服电机的机械特性比直流伺服电机更硬；
间断工作区的范围更大，尤其是在高速区，有利于提高电机的加、
减速能力。电机的主要技术参数如下：
（

1）额定功率  是指电机在额定状态下电机轴输出功率的额定值，

大约为电机额定转速与额定转矩的乘积。电机在额定功率条件下可
以长时间连续运行而不致过热。如果电机在超过额定功率
条件下运行将产生过热，电机长时间过热则有烧坏电动的危险。

     

永磁式交流伺服电机工作特性曲线图

所以，额定功率也是电机长时间连续运行所能输出的最大功率。
（

2）额定转速  是指电机在额定功率条件下运行时的转速，有时也称额定转速为电机的最高转速。在

通常情况下，永磁式交流伺服电机的调速范围都在额定转速以下。
（

3）额定转矩  是指电机在额定转速下所能输出的长时间工作转矩。

（

4）瞬时最大转矩  是指电机在短时间内可以输出的最大转矩。它反映了电机的瞬时过载能力。交流伺

服电机的瞬时最大转矩较直流伺服电机小，一般为额定转矩的

2～3 倍。

（

5）转动惯量  是指电机转子转动时惯性的度量。永磁式交流伺服电机的转子惯量较小，其结构允许

高速工作。
2 电机的选型原则
2、1 力矩匹配原则

就是根据负载力矩来选择电机。也就是说机床在任何状态下工作，电机都应有足够的力矩来驱动

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