交流伺服电机原理及分类

长期以来，在要求调速性能较高的场合，应用直流电动机的调速系统一直占据主导地位。但直流电动机都存在一些固有的缺点：

• 电刷和换向器易磨损，需经常维护。

• 换向器换向时会产生火花，使电动机的最高速度受到限制，从使应用环境受到局限。

• 直流电动机结构复杂，制造困难，所用钢铁材料消耗大，制造成本高

而交流伺服电机，特别是鼠笼式感应电动机不但弥补了以上缺点，同时与直流电机相比有以下优点：

• 转子惯量较直流电机小，使得动态响应更好。

• 在同样体积下，交流电动机输出功率可比直流电动机提高10﹪～70﹪

• 交流电动机的容量远大于直流电动机，可实现更高的电压和转速。

现在许多应用行业都倾向于采用交流伺服驱动，交流伺服驱动已有取代直流伺服驱动之势。交流伺服电动机主要分为异步型和同步型两种。

1.异步型交流伺服电动机

异步型交流伺服电机指的是交流感应电动机。它有三相和单相之分，也有鼠笼式和线绕式之分，通常多用鼠笼式三相感应电动机。这种电机结构简单，与同容量的直流电动机相比，质量轻1/2，价格仅为直流电动机的1/3。缺点是在实现大幅度的平滑调速时性价比不高，且必须从电网吸收滞后的励磁电流，电网功率因数因此受到不良影响。

2.同步型交流伺服电动机

同步型交流伺服电动机虽较感应电动机复杂，但比直流电动机简单。它的定子与感应电动机一样，都是在定子上装有对称的三相绕组。但转子却不同，不同的转子结构可分为电磁式和非电磁式两大类。非电磁式分为磁滞式、永磁式和反应式多种。其中磁滞式和反应式同步电动机存在效率低、功率因数较差和制造容量不大等缺点。与电磁式相比，永磁式优点是结构简单、运行可靠、效率较高；缺点是体积大、启动特性欠佳。但永磁式同步电动机采用高剩磁感应和高矫顽力的稀土类磁铁后，外形尺寸比直流电动机小约1/2，质量减轻60﹪，转子惯量可以下降到直流电动机的1/5。它与异步电动机相比，由于采用了永磁铁励磁，消除了励磁损耗及有关的杂散损耗，所以效率高。又因为没有电磁式同步电动机所需的集电环和电刷等，其机械可靠性与感应（异步）电动机相同，而功率因数却大大高于异步电动机，从而使永磁同步电动机的体积比异步电动机小很多。

以下是针对常用的三种电机交流异步电动机、有刷直流电动机和永磁同步电动机（包括无刷直流电动机）的综合特性比较：