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伺服電機的作用是將輸入的電壓信號（即控制電壓）轉換成軸上的角位移或角速度輸出，在自動控制系統(tǒng)中常作為執(zhí)行元件，所以伺服電動機又稱為執(zhí)行電動機，其最大特點是：有控制電壓時轉子立即旋轉，無控制電壓時轉子立即停轉。轉軸轉向和轉速是由控制電壓的方向和大小決定的。伺服電動機分為交流和直流兩大類。

一、交流伺服電機

1．基本結構

交流伺服電機主要由定子和轉子構成。定子鐵心通常用硅鋼片疊壓而成。定子鐵心表面的槽內(nèi)嵌有兩相繞組，其中一相繞組是勵磁繞組，另一相繞組是控制繞組，兩相繞組在空間位置上互差90°電角度。工作時勵磁繞組f與交流勵磁電源相連，控制繞組k加控制信號電

2．工作原理

交流伺服電機在沒有控制電壓時，氣隙中只有勵磁繞組產(chǎn)生的脈動磁場，轉子上沒有啟動轉矩而靜止不動。當有控制電壓且控制繞組電流和勵磁繞組電流不同相時，則在氣隙中產(chǎn)生一個旋轉磁場并產(chǎn)生電磁轉矩，使轉子沿旋轉磁場的方向旋轉。但是對伺服電動機要求不僅是在控制電壓作用下就能啟動，且電壓消失后電動機應能立即停轉。如果伺服電動機控制電壓消失后像一般單相異步電動機那樣繼續(xù)轉動，則出現(xiàn)失控現(xiàn)象，我們把這種因失控而自行旋轉的現(xiàn)象稱為自轉。

為消除交流伺服電機的自轉現(xiàn)象，必須加大轉子電阻r2，這是因為當控制電壓消失后，伺服電機處于單相運行狀態(tài)，若轉子電阻很大，使臨界轉差率sm>1，這時正負序旋轉磁場與轉子作用所產(chǎn)生的兩個轉矩特性曲線以及合成轉矩特性曲線如圖所示。由圖中可看出，合成轉矩的方向與電機旋轉方向相反，是一個制動轉矩，這就保證了當控制電壓消失后轉子仍轉動時，電動機將被迅速制動而停下。轉子電阻加大后，不僅可以消除自轉，還具有擴大調(diào)速范圍、改善調(diào)節(jié)特性、提高反應速度等優(yōu)點。

3．控制方法

可采用下列三種方法來控制伺服電機的轉速高低及旋轉方向。

（1）幅值控制保持控制電壓與勵磁電壓間的相位差不變，僅改變控制電壓的幅值。

（2）相位控制保持控制電壓的幅值不變，僅改變控制電壓與勵磁電壓間的相位差。

（3）幅-相控制同時改變控制電壓的幅值和相位。

二、直流伺服電動機

1．基本結構

傳統(tǒng)的直流伺服電機動實質是容量較小的普通直流電機，有他勵式和永磁式兩種，其結構與普通直流電動機的結構基本相同。

杯形電樞直流伺服電機的轉子由非磁性材料制成空心杯形圓筒，轉子較輕而使轉動慣量小，響應快速。轉子在由軟磁材料制成的內(nèi)、外定子之間旋轉，氣隙較大。

無刷直流伺服電機用電子換向裝置代替了傳統(tǒng)的電刷和換向器，使之工作更可靠。它的定子鐵心結構與普通直流電動機基本相同，其上嵌有多相繞組，轉子用永磁材料制成。

2．基本工作原理

傳統(tǒng)直流伺服電機的基本工作原理與普通直流電動機完全相同，依靠電樞電流與氣隙磁通的作用產(chǎn)生電磁轉矩，使伺服電動機轉動。通常采用電樞控制方式，即在保持勵磁電壓不變的條件下，通過改變電樞電壓來調(diào)節(jié)轉速。電樞電壓越小，則轉速越低；電樞電壓為零時，電動機停轉。由于電樞電壓為零時電樞電流也為零，電動機不產(chǎn)生電磁轉矩，不會出現(xiàn)“自轉”。

三、交直流伺服電機的區(qū)別

直流伺服電機的缺點：

1.電刷和換向器易磨損，換向時產(chǎn)生火花，限制轉速

2.結構復雜，制造困難，成本高

交流伺服電機的優(yōu)點：

1.結構簡單，成本低廉，轉子慣量較直流電機小

2.交流電動機的容量大于直流電機

伺服系統(tǒng)的性能要求

一、基本要求

1.位移精度高

位移精度：指指令脈沖要求機床工作臺的位移量和該指令脈

沖經(jīng)伺服系統(tǒng)轉化為工作臺的實際位移量之間的符合程度