伺服电机自转
伺服电动机的介绍
伺服电动机的介绍
伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，将所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。
伺服电动机包括直流和交流两类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。
交流伺服电动机广泛用于自动控制系统中，比较常用的的交流伺服电动机是小型或微型的两相异步鼠笼式转子电机，在电机的定子上装有两个空间上相差90度电角度的绕组，一个绕组为励磁绕组，该绕组一般接在电压恒定的电网上；另一个绕组为控制绕组，该绕组接控制电压，控制电压与励磁电压为同频率。
伺服电动机的定子绕组与单相电机的工作绕组与起动绕组有些相似，主要的区别在于伺服电机的控制电压是一个变化值。
当控制电压为零时，电机气隙中只有一个脉振磁场，没有起动转矩，因而电机的转子处于静止状态；当控制电压大于零时，则在电机气隙中产生一
个椭圆形的旋转磁场，因而电机就因为起动转矩的作用而进行旋转。
电机中电磁转矩决定于控制电压的大小和相位，因而通过控制电压大小和相位的调整，即可按照不同的需求实现电机的起动、制动、旋转及变速，控制电压的大小和相位是影响电机电磁转矩的主要变量，可以通过单纯的调整一个变量和两个变量或同时调整的方式，实现电机的控制。
可以采用单纯的恒值控制，即控制电压的幅值不变，通过改变控制电压相位的方式进行；也可以采用单纯的相位控制，将不改变控制电压的相位，而通过调整控制电压大小的方式进行；当然，也可以采用控制电压幅值及相位同时改变的方式。
为了提高伺服电机的精度和高效能，现代伺服电机大多为永磁电机。
在自动控制系统中，为了避免误动作，要求控制信号消失时电机能自动并立即停止，这也是伺服电机的优势所在。
交流伺服电机的结构和原理
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结构
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课堂练习——结构
1.交流伺服电机由
和
构成，定Biblioteka 子 上有两个绕组，即励磁绕组L1和控制绕组
LK， 两个绕组在空间相差
电角度。
2.两相伺服电动机的转子结构一般有两种
：
和
。非磁
性空心转子由铝或铝合金的非磁性金属制成，
壁厚约0.2-0.8mm
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交流伺服电机的结构
两相伺服电动机 的转子结构一般 有两种：非磁性 空心转子和高电 阻率导条的笼型 转子。非磁性空 心转子由铝或铝 合金的非磁性金 属制成，壁厚约
0.2-0.8mm，
交流伺服电动机内部结构图
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交流伺服电机的原理
励磁绕组L1由 励磁电压UL供 电，控制绕组 LK由伺服放大 器供电，这两 绕组分别通过 相位差为90° 电角度的电流 时，产生旋转 磁场，旋转磁
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交流伺服电机的外形
交流伺服电机 的外形
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交流伺服电机的结构
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交流伺服电机的结构
交流伺服电机也 由定子和转子构 成，定子 上有 两个绕组，即励 磁绕组L1和控 制绕组LK， 两 个绕组在空间相 差90°电角度。
（1）交流伺服电机结构有什么特点，旋转磁场 是怎么产生的？
（2）自转现象是如何产生的，如何消除？
交流伺服电机自转的原因
交流伺服电机自转的原因交流伺服电机自转的原因在工业自动化领域中，伺服电机可以说是一个非常常见的设备，其具有极高的精度和稳定性，经常用于生产线的控制。
但是，在实际应用中，很容易发现伺服电机常常出现自转的情况，这对生产线的操作带来了不小的困扰。
那么，交流伺服电机自转的原因是什么呢？下面就来一一分析。
安装不平衡交流伺服电机的安装非常关键，如果在安装时存在不平衡的情况，就会导致电机出现自转的问题。
比如，如果在伺服电机装配时没有将各个部件安装到正确的位置，设备的转子和磁极之间会存在松动，这就可能导致电机轴承间接生气开始转动。
而且，在应用伺服电机的时候，如果准确的安装位置不到位或者齿轮轴承没有与马达对齐，同样也会导致电机出现自转的问题。
控制信号干扰交流伺服电机在工作过程中需要接受外部信号的控制，如位置反馈信号、速度信号等，如果这些控制信号受到干扰，就会导致电机自转。
例如，当伺服电机接受到负载的位置反馈信号或速度信号时，如果这些信号被强烈的外部干扰，就会导致电机轻微地摇晃，从而产生自转。
扭矩不足交流伺服电机需要通过足够的扭矩来产生相应的转动力，如果扭矩不足，那么就可能会导致电机自转。
这是因为控制器会尝试通过控制信号来提供足够的扭矩以供电机转动，但当电机达到所需的转动速度时，由于扭矩不足，电机可能会发生自转，从而导致设备的运转受到干扰。
结语交流伺服电机的自转问题，可能是由多种因素引起的。
我们需要在日常使用中注意以下概述的几个方面：确保正确安装位置，准确定位齿轮轴承，及时查看控制信号的可靠性，以及保证电机的扭矩足够大，这样才能够减轻电机自转的情况，提高生产线的运行效率，使优秀的设备发挥出应有的性能，为企业创造增量。
伺服电机常见故障与维修
伺服电机常见故障与维修伺服电机常见故障与维修伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。
伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。
分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。
伺服电机常见结构如下：伺服电机常见故障与维修方法如下：一、电机上电，机械振荡(加／减速时)引发此类故障的常见原因有：①脉冲编码器出现故障。
此时应检查伺服系统是否稳定，电路板维修检测电流是否稳定，同时，速度检测单元反馈线端子上的电压是否在某几点电压下降，如有下降表明脉冲编码器不良，更换编码器；②脉冲编码器十字联轴节可能损坏，导致轴转速与检测到的速度不同步，更换联轴节；③测速发电机出现故障。
修复，更换测速机。
维修实践中，测速机电刷磨损、卡阻故障较多，此时应拆下测速机的电刷，用纲砂纸打磨几下，同时清扫换向器的污垢，再重新装好。
二、电机上电，机械运动异常快速(飞车)出现这种伺服整机系统故障，应在检查位置控制单元和速度控制单元的同时，还应检查：①脉冲编码器接线是否错误；②脉冲编码器联轴节是否损坏；③检查测速发电机端子是否接反和励磁信号线是否接错。
一般这类现象应由专业的电路板维修技术人员处理，负责可能会造成更严重的后果。
三、主轴不能定向移动或定向移动不到位出现这种伺服整机系统故障，应在检查定向控制电路的设置调整、检查定向板、主轴控制印刷电路板调整的同时，还应检查位置检测器(编码器)的输出波形是否正常来判断编码器的好坏(应注意在设备正常时测录编码器的正常输出波形，以便故障时查对)。
四、坐标轴进给时振动应检查电机线圈、机械进给丝杠同电机的连接、伺服系统、脉冲编码器、联轴节、测速机。
五、出现NC错误报警NC报警中因程序错误，操作错误引起的报警。
伺服电机知识汇总(直流-交流伺服电机)
伺服电机知识汇总（直流/交流伺服电机）伺服电机servomotor“伺服”一词源于希腊语“奴隶”的意思。
“伺服电机”可以理解为绝对服从控制信号指挥的电机：在控制信号发出之前，转子静止不动;当控制信号发出时，转子立即转动;当控制信号消失时，转子能即时停转。
伺服电机是自动控制装置中被用作执行元件的微特电机，其功能是将电信号转换成转轴的角位移或角速度。
伺服电机分为交流伺服和直流伺服两大类交流伺服电机的基本构造与交流感应电动机(异步电机)相似。
在定子上有两个相空间位移90°电角度的励磁绕组Wf和控制绕组WcoWf，接恒定交流电压，利用施加到Wc上的交流电压或相位的变化，达到控制电机运行的目的。
交流伺服电机具有运行稳定、可控性好、响应快速、灵敏度高以及机械特性和调节特性的非线性度指标严格(要求分别小于10%～15%和小于15%～25%)等特点。
直流伺服电机基本构造与一般直流电动机相似。
电机转速n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j，式中E 为电枢反电动势，K为常数，j为每极磁通，Ua、Ia为电枢电压和电枢电流，Ra为电枢电阻，改变Ua或改变φ，均可控制直流伺服电动机的转速，但一般采用控制电枢电压的方法，在永磁式直流伺服电动机中，励磁绕组被永久磁铁所取代，磁通φ恒定。
直流伺服电动机具有良好的线性调节特性及快速的时间响应。
直流伺服电机的优点和缺点优点：速度控制精确，转矩速度特性很硬，控制原理简单，使用方便，价格便宜。
缺点：电刷换向，速度限制，附加阻力，产生磨损微粒(无尘易爆环境不宜)交流伺服电机的优点和缺点优点：速度控制特性良好，在整个速度区内可实现平滑控制，几乎无振荡，90%以上的高效率，发热少，高速控制，高精确度位置控制(取决于编码器精度)，额定运行区域内，可。
伺服电机原理
伺服电机原理一、交流伺服电动机交流伺服电动机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似.其定子上装有两个位置互差90°的绕组，一个是励磁绕组Rf，它始终接在交流电压Uf上；另一个是控制绕组L，联接控制信号电压Uc。
所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。
交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式，但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性，无“自转”现象和快速响应的性能，它与普通电动机相比，应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。
目前应用较多的转子结构有两种形式：一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子，为了减小转子的转动惯量，转子做得细长；另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子，杯壁很薄，仅0.2-0.3mm，为了减小磁路的磁阻，要在空心杯形转子内放置固定的内定子.空心杯形转子的转动惯量很小，反应迅速，而且运转平稳，因此被广泛采用。
交流伺服电动机在没有控制电压时，定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场，转子静止不动。
当有控制电压时，定子内便产生一个旋转磁场，转子沿旋转磁场的方向旋转，在负载恒定的情况下，电动机的转速随控制电压的大小而变化，当控制电压的相位相反时，伺服电动机将反转。
交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似，但前者的转子电阻比后者大得多，所以伺服电动机与单机异步电动机相比，有三个显著特点：1、起动转矩大由于转子电阻大，其转矩特性曲线如图3中曲线1所示，与普通异步电动机的转矩特性曲线2相比，有明显的区别。
它可使临界转差率S0＞1，这样不仅使转矩特性（机械特性）更接近于线性，而且具有较大的起动转矩。
因此，当定子一有控制电压，转子立即转动，即具有起动快、灵敏度高的特点。
2、运行范围较广3、无自转现象正常运转的伺服电动机，只要失去控制电压，电机立即停止运转。
当伺服电动机失去控制电压后，它处于单相运行状态，由于转子电阻大，定子中两个相反方向旋转的旋转磁场与转子作用所产生的两个转矩特性（T1－S1、T2－S2曲线）以及合成转矩特性（T－S曲线）交流伺服电动机的输出功率一般是0.1-100W。
伺服电机_百度百科
⑸同功率下有较小的体积和重量。
自从德国MANNESMANN的Rexroth公司的Indramat分部在1978年汉诺威贸易博览会上正式推出MAC永磁交流伺服电动机和驱动系统，这标志着此种新一代交流伺服技术已进入实用化阶段。到20世纪80年代中后期，各公司都已有完整的系列产品。整个伺服装置市场都转向了交流系统。早期的模拟系统在诸如零漂、抗干扰、可靠性、精度和柔性等方面存在不足，尚不能完全满足运动控制的要求，近年来随着微处理器、新型数字信号处理器（DSP）的应用，出现了数字控制系统，控制部分可完全由软件进行，分别称为摪胧只瘮或抟旌鲜綌、撊只瘮理 历史 生活 社会 艺术 人物 经济 科学 体育 核心用户 NBA
伺服电机科技名词定义
中文名称：伺服电机 英文名称：servo motor
定义：转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压
以生产机床数控装置而著名的日本法那克（Fanuc）公司，在20世纪80年代中期也推出了S系列（13个规格）和L系列（5个规格）的永磁交流伺服电动机。L系列有较小的转动惯量和机械时间常数，适用于要求特别快速响应的位置伺服系统。
日本其他厂商，例如：三菱电动机（HC-KFS、HC-MFS、HC-SFS、HC-RFS和HC-UFS系列）、东芝精机（SM系列）、大隈铁工所(BL系列）、三洋电气（BL系列）、立石电机（S系列）等众多厂商也进入了永磁交流伺服系统的竞争行列。
六个系列。20世纪90年代先后推出了新的D系列和R系列。由旧系列矩形波驱动、8051单片机控制改为正弦波驱动、80C、154CPU和门阵列芯片控制，力矩波动由24％降低到7％，并提高了可靠性。这样，只用了几年时间形成了八个系列（功率范围为0.05～6kW）较完整的体系，满足了工作机械、搬运机构、焊接机械人、装配机器人、电子部件、加工机械、印刷机、高速卷绕机、绕线机等的不同需要。
伺服使用
4）TSTA-15C交流伺服驱动器重要参数设置（以本装置配套驱动器、电机及其接线为准）。
参数号
参数说明
参数设置
Cn001
控制模式选择：
0 转矩控制
1 速度控制
2 位置控制(外部脉冲命令)
3 位置/速度控制切换
4 速度/转矩控制切换
5 位置/转矩控制切换
6 位置控制(内部位置命令)
图2-22 东元电机结构如图
在伺服电机安装时可水平安装也可以垂直安装，但在安装时一定要注意：
1、水平安装：为避免水、油等液体自电机出线端流入电机内部，请将电缆出口置于下方。
2、垂直安装：若电机轴朝上安装且附有减速机时，须注意并防止减速机内的油渍经由电机轴心，渗入电机内部。
3、轴心的伸出量需充分，若伸出量不足时将容易使电机运动时产生振动。
1
Cn002.1
接点辅助功能—输入接点CCWL和CWL功能选择：
0：由输入接点CCWL和CWL控制CCW和CW驱动禁止。
1：不使用输入接点CCWL和CWL控制CCW和CW驱动禁止，忽略CCW和CW驱动禁止功能。
1
Cn005
编码器信号分周输出：
分周处理表示将马达的编码器旋转一转所出现的脉波信号个数转换成Cn005预设的脉波信号个数。
4、安装及拆卸电机时，请勿用榔头敲击电机，否则容易造成电机轴心及后方编码器损坏。
随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用全数字式交流伺服电机作为执行电动机。在控制方式上用脉冲串和方向信号实现。
一般伺服都有三种控制方式：速度控制方式，转矩控制方式，位置控制方式。
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正向旋转磁场
T=T++T反向旋转磁场
（正向） T T s s 1 正 转
0
合成转矩
1
反
2
s
T（反向）
运行时电机的T-S曲线图
转
最大转矩对应的转差率，称为临界转差率
控制电压消失后，电机相当于单相异步电机。
T （正向）
+j
n+
+k
n+j
n
+k
合成磁场
若转子转速为n，转子相对于正向旋转磁场的转差率为
S
转子相对于反向旋转磁场的转差率为
S- - n1 n 2 - S - n1
n1 n n1
正向旋转磁场
反向旋转磁场
根据对伺服电机工作原理分析， 正向旋转磁场与转子相互作用所产 生的电磁转矩（T+），其方向总 是与旋转磁场转向相同，所产生的 电磁转矩总要力图使转子顺着旋转 磁场的转向旋转，起驱动作用。由 于反向旋转磁场与转子转向相反， 因此，反向旋转磁场所产生的转矩 （T-）与转子转向也相反，即阻止 转子转动。 合转矩为：
正 转 Sm+
0
T
合成转矩
S
A⊙
x0 N
×
X
1
反
2
s
T（反向）
转
控制电压消失时，电机的T-S曲线图
当Sm+≧1时，电机的电磁转矩在正向旋转范围 内为负值，此时，若控制电压消失，电机由于电磁 转矩的制动性质而迅速停转。Sm+与转子电阻成正 比，因此适当增大转子电阻阻值可达到消除“自转” 的目的。设计时，Sm+≧1 T 合成转矩 T（正向）
交流伺服电机“自转”现象的消除
交流伺服电机运行时，定子 绕组产生的旋转磁场（椭圆形） 可分解成两个转速相等、转向相 反的圆形磁场，其中一个磁场与 原来椭圆形磁场相同，称为正向 圆形旋转磁场，另一个转向相反 地，称为反向圆形旋转磁场。磁 场椭圆度越小，反向旋转磁场越 大，正向旋转磁场越小，但反向 旋转磁场振幅总小于正向旋转磁 场振幅。且，只有当控制绕组中 电流为0，成为脉振磁场时，正、 反向旋转磁场振幅才相等。
正
0
转
1反转来自2sT（反向）
Thanks for your attention!