伺服電動(dòng)機(jī)也稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，是伺服系統(tǒng)中的重要元件，它具有一種服從控制信號(hào)的要求而動(dòng)作的職能。在控制信號(hào)來到之后電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速隨控制信號(hào)變化而變化；當(dāng)控制信號(hào)消失，轉(zhuǎn)子能即時(shí)自行停轉(zhuǎn)。由于這種“伺服”的性能，因而得名。伺服電動(dòng)機(jī)輸入的電壓控制信號(hào)稱為控制電壓，用uC表示；改變控制電壓UC可以改變伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。
伺服電動(dòng)機(jī)可分為交流伺服電動(dòng)機(jī)和直流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類：直流伺服電動(dòng)機(jī)通常用在功率稍大的系統(tǒng)中，其輸出功率一般為1～600W，有的也可達(dá)數(shù)千瓦；交流伺服電動(dòng)機(jī)輸出功率一般為O．1～100w，其中最常用的在．30W以下。
伺服電動(dòng)機(jī)種類多、用途廣，伺服控制系統(tǒng)對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)的基本要求有如下幾點(diǎn)：①要有寬廣的調(diào)速范圍；②靈敏度高，即起動(dòng)要快，對(duì)控制信號(hào)的反應(yīng)靈敏；③具有線性的機(jī)械待性和調(diào)節(jié)特性；④無“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象，即當(dāng)控制電壓為零時(shí)，電動(dòng)機(jī)應(yīng)能迅速自動(dòng)停轉(zhuǎn)。
1直流伺服電動(dòng)機(jī)
直流伺服電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理與一般直流電動(dòng)機(jī)相類似。為了適應(yīng)各種不同伺服系統(tǒng)的需要，直流伺服電動(dòng)機(jī)從結(jié)構(gòu)上作了許多改進(jìn)，如無槽電樞伺服電動(dòng)機(jī)；空心杯形電樞伺服電動(dòng)機(jī)；無刷直流執(zhí)行伺服電動(dòng)機(jī)；扁平形結(jié)構(gòu)的直流力矩電動(dòng)機(jī)等。這些類型的電動(dòng)機(jī)具有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、對(duì)控制信號(hào)響應(yīng)速度快、低速運(yùn)行特性好等特點(diǎn)，
直流伺服電動(dòng)機(jī)既可采用電樞控制，也可采用磁場(chǎng)控制，但一般多采用電樞控制。電桿控制時(shí)，其控制電路如圖6—11所示。圖中將勵(lì)磁繞組接于恒定電壓uf，控制電壓UC．接到伺服電動(dòng)機(jī)電樞兩端。
直流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性同一般他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性相同，也用下式表示：
圖6 12是直流伺服電動(dòng)機(jī)不同控制電壓下(uc為額定控制電壓)的機(jī)械特性曲線n=f(T)。由圖中可見：在一定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩下，當(dāng)勵(lì)磁不變時(shí)，調(diào)節(jié)電樞電壓uc，就可以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。當(dāng)控制電壓uc=o時(shí)，電動(dòng)機(jī)立即停轉(zhuǎn)。要電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，可改變電樞電壓uc的極性。
直流伺服電動(dòng)機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)如下：
1)體積小、重量輕、效率高，一般適用于功至較大的系統(tǒng)。
2)電樞控制時(shí)的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性都是斜率不變的平行直線族。
3)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大。
4)調(diào)速范圍廣，從每分鐘幾十轉(zhuǎn)到數(shù)千轉(zhuǎn)。
主要缺點(diǎn)是：
1)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，電刷和換向器需經(jīng)常維護(hù)。
2)換向產(chǎn)生的火花，帶來電磁干擾。
3)其控制信號(hào)來自直流放大器，因而直流放大器的零點(diǎn)漂移會(huì)影響系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性。
2．交流伺服電動(dòng)機(jī)
1)交流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn) 交流伺服電動(dòng)機(jī)分籠型轉(zhuǎn)子和杯形轉(zhuǎn)子(杯形轉(zhuǎn)子可視為無數(shù)條并聯(lián)的導(dǎo)體條組成)兩類結(jié)構(gòu)，其工作原理與兩相異步電動(dòng)機(jī)相同。在定子鐵心中嵌有兩相繞組，彼此軸線在空間相差90°，其中一相繞組稱為勵(lì)磁繞組，連接交流勵(lì)磁電壓uf另一相稱為控制繞組，外接控制信號(hào)電壓uc�？刂齐妷簎c的大小和相位隨偏差信號(hào)的變化而改變。交流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)見表6-1。
勵(lì)磁電壓uf與控制電壓uc的頻率相等，但在相位上相差90°圖6—13是交流伺服電機(jī)的工作原理圖，圖中uf是交流勵(lì)磁電壓，uc是控制電壓。
(2)交流伺服電動(dòng)機(jī)的控制原理和控制特性 由于勵(lì)磁電壓uf與控制電壓uc的頻率相等，但在相位上相差90°，所以在其兩個(gè)繞組分別通入兩個(gè)相位相差90°的電流if和ie因而產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)(見第1章單相電動(dòng)機(jī)～節(jié)的內(nèi)容)，在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子便轉(zhuǎn)動(dòng)起來。
當(dāng)調(diào)節(jié)控制電壓uc的大小時(shí)，則轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速隨之變化�？刂齐妷焊�，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)得快，控制電壓低，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)得慢。當(dāng)控制電壓反相時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子也都反轉(zhuǎn)。由此控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。
在運(yùn)行時(shí)如果控制電壓變?yōu)榱悖妱?dòng)機(jī)就立即停轉(zhuǎn)。這是交流伺服電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)，也是我們所要求的。
圖6-14是交流伺服電動(dòng)機(jī)在不同控制電壓下的機(jī)械特性曲線，Uc為額定控制電壓的有效值。由圖可見：在一定負(fù)載轉(zhuǎn)矩下，控制電壓越高，則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越高；在一定的控制電壓下，
負(fù)載增加，轉(zhuǎn)速下降。此外，由于轉(zhuǎn)子電阻較大，機(jī)械特性曲線陡降較快，特性很軟，不利于系統(tǒng)的
穩(wěn)定。伺服電動(dòng)機(jī)的電源頻率有50Hz和400Hz之分。
同直流伺服電動(dòng)機(jī)相比，交流伺服電動(dòng)機(jī)有如下缺點(diǎn)：
1)體積大，重量重，動(dòng)態(tài)響應(yīng)差，效率低。
2)機(jī)械特性非線性，導(dǎo)致系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)精度低。
3)若參數(shù)選擇不當(dāng)，或制造工藝不良，都會(huì)使電動(dòng)機(jī)在單相狀態(tài)下產(chǎn)生自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，而直流伺服電
動(dòng)機(jī)則無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象。
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