兩相交流伺服電動機結構、原理和特性

(一)結構
   兩相交流伺服電動機的結構見圖3-3-1～圖3—3-4，其定子結構同一般異步電動機相似，但是，定子繞組是兩相的，其中一相叫勵磁相，另一相叫控制相。通常控制相分成兩個獨立且相同的部分，它們可以串聯或并聯，供選擇兩種控制電壓用。兩相繞組在空間相差90°電角度。普通型交流伺服電動機轉子結構通常采用鼠籠型和非磁性杯型。
    鼠籠型轉子兩相交流伺服電動機的定子是采用“一刀通”結構，使定子鐵心內圓和軸承室內圓為同一尺寸，一次夾裝同時加工，既保證了定子內圓和轉子外圓的同軸度又提高了裝配精度，因而可以設計制造成小氣隙和轉子細而長。電動機由較高的利用率．體積小，質量小，機械強度好，能在惡劣
的氣候和環境條件下可靠地工作。由于鼠籠轉子有齒和槽，存在有反應轉矩，定子和轉子之間會產生齒槽粘合現象，使轉子“吸住”在某幾個位置中的一個位置。為了克服這種齒槽粘合現象，在轉子開始轉動以前，必須施加一定數值的電壓，稱之為啟動電壓。采取轉子斜槽措施可以在很大程度上削
弱齒槽粘合現象的影響。
    非磁性杯型兩相交流伺服電動機的轉子是鋁制空心薄壁結構，轉子的慣性矩小。由于轉子上沒有齒和槽，因此定子和轉子間沒有齒槽粘合現象，轉矩不隨軸的位置而發生變化，恒速旋轉時轉軸一般不會有抖動現象。

(二)基本原理
    兩相交流伺服電動機定子上布置有勵磁和控制兩相繞組。兩者在空間相差90°電角度，見圖3-3-6(b)。在勵磁繞組上饋以固定的勵磁電壓，在控制繞組上饋以可變的控制電壓反饋，當兩相繞組產生的磁動勢幅值相等，電機處于對稱狀態時，在定、轉子間的氣隙中產生的合成磁動勢是一個圓形旋轉磁場，旋轉磁場切割轉子導條，產生感應電動勢和電流，電流和旋轉磁場相互作用產生轉矩，轉子沿旋轉磁場的方向旋轉。
    兩相交流伺服電動機在運行中，控制電壓經常是變化的，即電動機經常處于不對稱狀態。因此，兩相繞組產生的磁動勢幅值并不相等，相位差也不是90°電角度，故氣隙中的合成磁場是橢圓形旋轉磁場。兩相交流伺服電動機就是靠不同程度的不對稱運行來進行控制的。
    兩相交流伺服電動機的機械特性曲線上的任何一點應滿足df／dr<0因而電機在轉差率s—O～1之間任何一點上都能穩定運行。兩相交流伺服電動機在單相供電時，其轉速與轉矩符號相反，所以，當控制電壓消失后，處于單相運行狀態時，由于電磁轉矩為制動性質，能迅速停轉而不會發生“自
轉”現象。

（三）特性
    兩相交流伺服電動機常用的控制方式有幅值控制、相位控制和幅相控制，電氣接線圖見圖3-3-6.接線圖表示了兩種控制方式：(a)為幅值控制或相位控制電氣接線；(b)為幅相控制(電容分相)電氣接線。
    伺服電動機的工作性能的優劣主要是由它的工作特性決定，兩相交流伺服電動機的主要工作特性有：機械特性、調節特性、堵轉轉矩特性和輸入輸出特性。
    1、機械特性
    圖3—3—7所示的機械特性曲線就是表示在一定的輸入條件下伺服電動機轉速與輸出轉矩的關系。這種機械特性是穩定的，兩相電壓不變時，可保證從零轉速到空載轉速范圍內能平滑、穩定調速。只改變控制電壓可以得到1組機械特性曲線族。3種控制方式的機械特性曲線族見圖3-3-8。圖中m、γ分別為轉矩、轉速的標么值。