伺服电机在数控机床上的应用

目前，在生产中，我们通常所使用的是交流伺服电机，以交流伺服电机为例，来分析其结构的组成。　　交流伺服电机大致上可分为两大部分，即转子和定子部分。其中，我们一般常用的鼠笼形转子和非磁性杯行转子就是这里所说的转子部分。那么定子部分呢？常用的定子结构与旋转变压器的定子有异曲同工之处，他们都是在定子铁心中安放着空间互成90度的两相绕组组成，故此，伺服电机也可被称为是两相的交流电动机。　　在两种常用的转子结构中，鼠笼形转子交流伺服电机由转子铁心，转轴以及转子绕组组成，而非磁性杯形转子交流伺服电机的外定子与鼠笼形的定子结构完全一样，而内定子确有着差别，它是由环形的钢片叠成，作为电机磁路的一部分，内定子通常不放绕组，只是代替鼠笼转子的铁心而已。　　但是依据目前市场的情况来看，一般被广泛应用的是鼠笼形转子伺服电机，因为非磁性杯形转子的惯量小，轴承摩擦阻转矩小。还因为它的转子之间没有齿槽，导致定、转子之间没有齿槽粘合的现象，在恒速转动时，抖动的现象不会发生，但是在相同的体积和重量下，以一定的功率范围内来看，杯形转子伺服电机比鼠笼形转子伺服电机所产生的启动转矩和输出功率都小，与此同时，杯形转子伺服电机的构造和制造工艺相对来说更复杂。故此，杯形转子伺服电机只有在要求运转非常平稳的某些场合下才被使用（如：积分电路）。　　　　交流伺服电机是无刷电机的一种，但是它分为同步和异步电机，在运动控制中较常见的是同步电机，就因为它可以做到很大的功率，在最高转动的情形下，速度低，并且随着功率增大而快速降低，因此适合做低速平稳运行的应用。故此精度高，调速范围宽、能在低速时输出大的转矩，还有快速响应且无超调就是其最大的特点。　　　　交流伺服电机在很多方面的性能都优于步进电机，虽然在一些特殊的场合或者在一些要求不高的场合经常用步进电机来做执行电动机，但是交流伺服电机依然是呼声最高应用最广的电机，那么比之步进电机有那些方面的不同呢？　　其一在控制精度上的不同。交流伺服电机的控制精度是由电机轴后端的旋转编码器保证，而两相步进电机的距角一般为3.6度、18度，五相混合式步进电机距角为0.72度、0.36度。　　其二、低频特性的不同。步进电机在低速时容易出现低频振动的现象。由于步进电机工作原理的特性决定了低频振动的现象，而这种现象对于机器的正常运转来说是有害而无利的，但是交流伺服电机的运转却非常的平稳，即使是在非常低的速度下，也能保持平稳性而不会出现振动。那是因为交流伺服系统具有共振抑制的功能，在系统的内部存在着频率解析机能，在检测到机械有共振点的时候就会适时的进行调整。　　还有矩频特性、过载能力、以及运行性能和速度响应性能的不同。在控制系统的设计过程中，要综合考虑控制的要求、成本等以及多方面因素，在适时的选用较为适当的控制电机。