直流电机旋转方向的变化则由电枢电压的极性控制。只要改变电枢电压极性，即可改变电机的旋转方向。

第三节：交流伺服电机

交流伺服电机是近年来广泛采用的一种伺服电机。事实上，这种电机的控制远比直流伺服电机复杂，但由于其电机维护简单，控制电路稳定，而得到越来越普遍的应用。

一．交流伺服电机的结构原理

交流伺服电机按相数分为单相电机和三相电机两种。单相电机使用单相电源，三相电机使用三相电源。

原理上，两种电机都是使用符合特定要求的电源对定子绕组进行励磁，并产生旋转磁场，从而拖动转子旋转。 （一）单相交流伺服电机

单相交流伺服电机的定子有两套磁极，其相应绕组分别叫做励磁绕组和控制绕组。

两个绕组的布置在空间上相差90度，即垂直。如下图所示：

图2-7：单相交流伺服电机原理示意图 加在两个绕组上的励磁电压相位上相差90度，即: 励磁电压：u1=Um1sinωt 控制电压：u2=Um2cosωt

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励磁绕组u1=Um1sinωt u2=Um2cosωt 控制绕组 其波形为:

u1 励磁绕组 t

u2 控制绕组 t

磁场方向

图2-8：单相交流伺服电机的旋转磁场形成

从两个波形的各特征点电压和磁极空间布置情况，根据右手定则，可以判断这些点磁场方向如图2-8所示。从图中可以发现定子磁场是旋转的。这个旋转的磁场带动转子旋转，从而使电机工作。 （二）三相交流伺服电机

三相交流伺服电机的磁极有三对，空间各相差120度，励磁电压的相位也相差120度。这样的励磁同样可以产生旋转磁场。

由于三相电机的原理相对复杂，考虑操作人员的实际情况，这里不进行详细介绍。

（三）交流伺服电机的物理结构特点

一般交流伺服电机也采用鼠笼转子，与普通异步电机类似。

特殊要求轻转动惯量的场合，可以使用空心杯转子。杯壁厚度小于0.5毫米。为提高磁耦合效果，在杯中加入了内定子。 二．交流伺服电机的调速和换相 （一）单相交流伺服电机

对单相交流伺服电机来讲，通过调节励磁电压的幅值或两个电压的相位差来实现调速。前者叫做幅值控制，后者称为相位控制。

换向只要改变控制电压与励磁电压的相位超前关系即可。

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当控制电压等于零时，电机停止。 （二）三相交流伺服电机

这种电机的控制方法有矢量变换和直接PWM控制等，控制比单相电机复杂得多，不予赘述。

第四节：驱动控制系统

由于三种伺服电机的出现，也因而产生了三种伺服驱动控制系统。即所谓： 步进伺服系统、直流伺服系统和交流伺服系统。 一．步进伺服系统

步进伺服系统是较早期的系统，国内主要出现在70年代，现在一些要求定位精度不高的场合仍在使用。

步进伺服系统的控制框图如下： 主控制系统 给定信号 （速度、位置） 图2-9：步进伺服系统框图

图中，控制系统即数控系统的核心控制部分。它给出一个脉冲列，脉冲频率决定了电机的速度，频率越高，速度越高。脉冲数量则决定了实际位移量。

环形分配器是把单一脉冲列按照电机各相励磁要求分成多个脉冲列，实现脉冲的循环驱动。

功率放大部分把多个脉冲列进行放大，最后驱动电机的各相绕组，使电机旋转起来。

从成本经济，结构简单和利于维护方面来讲，步进系统是最具优势的。但其定位精度和平稳性有较明显缺陷，而且系统易受到干扰。近年来，由于国外对大功率步进系统开发的研究，步进系统的应用又有恢复的趋势。 二．直流伺服系统

直流伺服系统是较步进系统高一级的系统，八十年代在我国得到广泛应用，而且现在仍有一部分在服役中。

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环形分配器 功率放大 电机 直流伺服系统的典型框图如下图所示： 速度给定 图2-10：直流伺服系统框图

上述系统中，主要有如下环节：

1．速度调节：速度给定由数控系统获得，速度调节器把给定速度和反馈的速度做比较，以控制输出使电机速度稳定。

2．电流调节：经速度调节输出的信号和实际负载的大小（电流信号反馈）做比较，以调整电机驱动电压的高低，抑制负载变化对电机速度的影响。

3．速度反馈：用测速元件测量电机的实际转速，送给速度调节器判断实际转速与给定转速的误差。

4．电流反馈：用测流元件测量电机的电流，间接测知负载的变化，送给电流调节器与其给定信号做比较，以控制电机的电压而使速度稳定。

5．驱动控制电路：用于控制输出功率管按照规定的顺序进行轮流通断，以产生符合要求的励磁。

传统的可控硅控制实际为触发电路，它把电流调节器输出的信号用做控制信号，根据前面控制结果向三相可控硅电路的各可控硅（12个）输出多组符合要求的脉冲列，控制可控硅组向电机提供合适的电压，驱动电机旋转。

直流伺服系统调速范围宽，控制平稳，精度也较高。但成本较步进系统高，其电机需经常维护，控制系统受温度、湿度等环境因素影响大。

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电流环 电流反馈 电路 速度 调节器 速度环 电流 调节器 驱动控制电路 M 速度反馈 电路