直流伺服電機(jī)在數(shù)控系統(tǒng)中應(yīng)用很多，但是直流伺服電機(jī)也有一定的缺點(diǎn)：它的電刷和換向器易磨損；電機(jī)最高轉(zhuǎn)速的限制，應(yīng)用環(huán)境的限制；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，成本高。
而交流伺服電機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)態(tài)響應(yīng)好；輸出功率大、電壓和轉(zhuǎn)速提高。因此，應(yīng)用更為廣泛。
交流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與普通的單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)相似，其定子繞組則與單相電容式異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)相類似，其上裝有兩個(gè)在空間相隔90o的繞組，一個(gè)是勵(lì)磁繞組WF，另一個(gè)是控制繞組WC，這兩個(gè)繞組通常分別接在兩個(gè)不同的交流電源（頻率相同，相位不同）上，這一點(diǎn)與單相電容式異步電動(dòng)機(jī)不同。其轉(zhuǎn)子一般分為鼠籠轉(zhuǎn)子和杯形轉(zhuǎn)子兩種結(jié)構(gòu)型式。鼠籠轉(zhuǎn)子和三相鼠籠式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)相似，杯形轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)如圖所示。杯形轉(zhuǎn)子通常用鋁合金或銅合金制成空心薄壁圓筒，為了減小磁阻，在空心杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)放置固定的內(nèi)定子。不同結(jié)構(gòu)型式的轉(zhuǎn)子都制成具有較小慣量的細(xì)長形。目前用得較多的是鼠籠轉(zhuǎn)子。
![]()
的交流電網(wǎng)上，控制繞組接到控制電壓 ![]()
式中，f為交流電源頻率，Hz；P為磁極對數(shù)； ![]()
,S 為轉(zhuǎn)差率 ![]()
時(shí)，最大轉(zhuǎn)矩可出現(xiàn)在 ＝1附近。為此目的，把伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻 ![]()
的地方，這樣可得出圖所示的機(jī)械特性曲線。
![]()
時(shí)的機(jī)械特性曲線
圖中曲線1為有控制電壓時(shí)伺服電機(jī)的機(jī)械特性曲線，曲線![]()
同時(shí)取消、單靠摩擦等制動(dòng)方法所需的時(shí)間要短得多。這正是兩相交流伺服電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，勵(lì)磁繞組始終接在電源上的原因。
增大伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子阻值![]()
圖 交流伺服電動(dòng)機(jī)接線圖 杯形轉(zhuǎn)子伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖
交流伺服電動(dòng)機(jī)以單相異步電動(dòng)機(jī)原理為基礎(chǔ)，勵(lì)磁繞組WF接到電壓為 ![]()
上，當(dāng)有控制信號輸入時(shí)，兩相繞組便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。該磁場與轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子跟著旋轉(zhuǎn)磁場以一定的轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)動(dòng)起來，其旋轉(zhuǎn)速度 為
![]()
為電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速![]()
。把控制電壓的相位改變180o，則可改變伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。
根據(jù)伺服系統(tǒng)工作性質(zhì)的要求，控制電壓一旦取消，電動(dòng)機(jī)必須立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)。但眾所周知，單相異步電動(dòng)機(jī)一旦轉(zhuǎn)動(dòng)以后，即使取消控制電壓，僅靠勵(lì)磁電壓單相供電也會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，即存在“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象，這意味著失去控制作用，是不允許的，因而交流伺服電機(jī)必須解決“自轉(zhuǎn)”問題。
從三相異步電動(dòng)機(jī)的特性可知，轉(zhuǎn)子電阻值對電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性有較大的影響，如圖所示。當(dāng)轉(zhuǎn)子阻值增大到一定程度，例如圖中 ![]()
設(shè)計(jì)得很大，使電動(dòng)機(jī)在失去控制信號單相運(yùn)行時(shí)，正轉(zhuǎn)矩或負(fù)轉(zhuǎn)矩的最大值均出現(xiàn)在![]()
圖 不同轉(zhuǎn)子阻值時(shí)的機(jī)械特性曲線及交流伺服電動(dòng)機(jī) ![]()
為去掉控制電壓后，脈動(dòng)磁場分解為正、反兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場對應(yīng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩曲線。曲線 為去掉控制電壓后單相供電時(shí)的合成轉(zhuǎn)矩曲線。從圖中可看出，它與異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線不同，是在第二和第四象限內(nèi)。當(dāng)轉(zhuǎn)速n為正時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩T為負(fù)，當(dāng)n為負(fù)時(shí)，T為正，即去掉控制電壓后，單相供電時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩的方向總是與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，所以，是一個(gè)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。由于制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的存在，可使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)，從而避免“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象。電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的時(shí)間，比兩相電壓![]()
，既有利于消除“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象，同時(shí)還使穩(wěn)定運(yùn)行段加寬、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大。目前通常采用高電阻材料制成的鼠籠導(dǎo)條，杯形轉(zhuǎn)子的壁很薄，一般只有0.2～0.8mm，因而轉(zhuǎn)子阻值較大，且慣量較小。
