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四、交流伺服电动机及其速度控制

直流伺服电动机具有优良的调速性能，但它的电刷和换向器容易磨损，需要经常维护;由于换向器换向时会产生火花而使最高转速受到限制，也使应用环境受到限制;直流电动机结构复杂，制造困难，成本高。因此，20世纪80年代中期以来，交流伺服电动机得到飞速发展，交流伺服系统正在逐步取代直流伺服系统。

(一)交流伺服电动机

1.交流主轴电动机。

(1)是经过专门设计的鼠笼式三相异步电动机。

(2)特点：

没有外壳，定子铁芯直接暴露在空气中，而且有轴向通风孔，以利于电动机冷却、缩小电动机体积。

转子做成细长型，以便减小转子的转动惯量。

尾部都同轴安装有脉冲发生器(或脉冲编码器)。

(3)交流主轴电动机的功率一速度特性曲线与直流主轴电动机相类似

在基本速度以下为恒转矩区域，在基本速度以上为恒功率区域。

恒功率的速度范围只有1:3的速度比，当速度超过一定值后，功率一速度特性曲线会向下倾斜。

交流主轴电动机也具有一定的过载能力，一般能在额定负载的1.2～1.5倍负载下工作几分钟至半个小时。

2.永磁同步交流伺服电动机。

(1)主要由定子、转子和检测部件三部分组成：

定子形状与普通感应电动机的定子相似，具有齿槽，内有三相绕组，外表面多呈多边形，且无外壳，这样有利于散热。

转子由多块永久磁铁和冲片组成。

(2)当定子三相绕组接上电源后，就产生一个旋转磁场，该旋转磁场吸引永磁转子同步旋转。

转子转速为：n =60f/P

式中： f—— 电源频率; P——磁极对数。

(3)交流伺服电动机的性能用特性曲线和数据表来描述。其中最重要的是电动机的工作曲线，即转矩一速度特性曲线。

交流伺服电动机的机械特性要比直流伺服电动机的机械特性更硬，其直线更接近水平线。另外，断续工作区的范围更为扩大，尤其是在高速区域，这将有利于提高电动机的加、减速能力。

(二)交流伺服电动机的速度控制方法

1.交流主轴电动机的速度控制

对于交流主轴电动机、气隙磁通和转子电流不是独立变量，它们都是转差率S的函数，无法分开进行独立控制。另外，被控量是既有大小又有相位的矢量，比标量难控制得多。将交流矢量转换成标量，从而将交流电动机模拟成直流电动机来控制它的转矩，称为交流矢量的直流标量化。这种方法可以使交流电动机获得与直流电动机同样优越的调速性能。

2.永磁同步交流伺服电动机的速度控制

由同步电动机的转速计算公式可知，可以通过改变电源频率来实现调速的要求。改变频率可以采用交—直—交变频器或交—交变频器。

【例题17•单选题】下列关于永磁直流伺服电动机、永磁同步交流伺服电动机结构的叙述中，正确的是( )。

A.两种电动机的转子都为永磁体

B.两种电动机的定子都为永磁体

C.永磁直流伺服电动机的定子为永磁体，永磁同步交流伺服电动机的转子为永磁体

D.永磁直流伺服电动机的转子为永磁体，永磁同步交流伺服电动机的定子为永磁体

答案：C

【例题18•单选题】(2008年)交流主轴电动机是经过专门设计的鼠笼式三相异步电动机。它的( )仍与普通鼠笼式三相异步电动机的相同。

A.定子铁芯结构

B.外形

C.定子绕组构造形式

D.外壳

答案：C

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