長期以來,在要求調(diào)速性能較高的場合,一直占據(jù)主導(dǎo)地位的是應(yīng)用直流電動機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)。但直流電動機(jī)都存在一些固有的缺點,如電刷和換向器易磨損,需經(jīng)常維護(hù)。換向器換向時會產(chǎn)生火花,使電動機(jī)的最高速度受到限制,也使應(yīng)用環(huán)境受到限制,而且直流電動機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造困難,所用鋼鐵材料消耗大,制造成本高。而交流電動機(jī),特別是鼠籠式感應(yīng)電動機(jī)沒有上述缺點,且轉(zhuǎn)子慣量較直流電機(jī)小,使得動態(tài)響應(yīng)更好。在同樣體積下,交流電動機(jī)輸出功率可比直流電動機(jī)提高10﹪~70﹪,此外,交流電動機(jī)的容量可比直流電動機(jī)造得大,達(dá)到更高的電壓和轉(zhuǎn)速?,F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床都傾向采用交流伺服驅(qū)動,交流伺服驅(qū)動已有取代直流伺服驅(qū)動之勢。
1.異步型交流伺服電動機(jī)
異步型交流伺服電動機(jī)指的是交流感應(yīng)電動機(jī)。它有三相和單相之分,也有鼠籠式和線繞式,通常多用鼠籠式三相感應(yīng)電動機(jī)。其結(jié)構(gòu)簡單,與同容量的直流電動機(jī)相比,質(zhì)量輕1/2,價格僅為直流電動機(jī)的1/3。缺點是不能經(jīng)濟(jì)地實現(xiàn)范圍很廣的平滑調(diào)速,必須從電網(wǎng)吸收滯后的勵磁電流。因而令電網(wǎng)功率因數(shù)變壞。
這種鼠籠轉(zhuǎn)子的異步型交流伺服電動機(jī)簡稱為異步型交流伺服電動機(jī),用IM表示。
2.同步型交流伺服電動機(jī)
同步型交流伺服電動機(jī)雖較感應(yīng)電動機(jī)復(fù)雜,但比直流電動機(jī)簡單。它的定子與感應(yīng)電動機(jī)一樣,都在定子上裝有對稱三相繞組。而轉(zhuǎn)子卻不同,按不同的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)又分電磁式及非電磁式兩大類。非電磁式又分為磁滯式、永磁式和反應(yīng)式多種。其中磁滯式和反應(yīng)式同步電動機(jī)存在效率低、功率因數(shù)較差、制造容量不大等缺點。數(shù)控機(jī)床中多用永磁式同步電動機(jī)。與電磁式相比,永磁式優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、效率較高;缺點是體積大、啟動特性欠佳。但永磁式同步電動機(jī)采用高剩磁感應(yīng),高矯頑力的稀土類磁鐵后,可比直流電動外形尺寸約小1/2,質(zhì)量減輕60﹪,轉(zhuǎn)子慣量減到直流電動機(jī)的1/5。它與異步電動機(jī)相比,由于采用了永磁鐵勵磁,消除了勵磁損耗及有關(guān)的雜散損耗,所以效率高。又因為沒有電磁式同步電動機(jī)所需的集電環(huán)和電刷等,其機(jī)械可靠性與感應(yīng)(異步)電動機(jī)相同,而功率因數(shù)卻大大高于異步電動機(jī),從而使永磁同步電動機(jī)的體積比異步電動機(jī)小些。這是因為在低速時,感應(yīng)(異步)電動機(jī)由于功率因數(shù)低,輸出同樣的有功功率時,它的視在功率卻要大得多,而電動機(jī)主要尺寸是據(jù)視在功率而定的。
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