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伺服系統(tǒng)

3.1 AC伺服系統(tǒng)

電氣伺服技術應用Z廣，主要原因是控制方便，靈活，容易獲得驅(qū)動能源，沒有公害污染，維護也比較容易。特別是隨著電子技術和計算機軟件技術的發(fā)展，它為電氣伺服技術的發(fā)展提供了廣闊的前景。

早在70年代，小慣量的伺服直流電動機已經(jīng)實用化了。到了70年代末期交流伺服系統(tǒng)開始發(fā)展，逐步實用化，AC伺服電動機的應用越來越廣，并且還有取代DC伺服系統(tǒng)的趨勢成為電氣伺服系統(tǒng)的主流。永磁轉(zhuǎn)子的同步伺服電動機由于永磁材料不斷提高，價格不斷下降，控制又比異步電機簡單，容易實現(xiàn)高性能的緣故，所以.永磁同步電機的AC伺服系統(tǒng)應用更為廣泛。

在交流同步伺服驅(qū)動系統(tǒng)中，普通應用的交流永磁同步伺服電動機有兩大類。

一類稱為無刷直流電動機，它要求將方波電流直入定子繞組（BLDCM）

另一類稱為三相永磁同步電動機，它要求輸入定子繞組的電源仍然是三相正弦波形。（PM·SM）

無刷直流電動機（BLDCM），用裝有永磁體的轉(zhuǎn)子取代有刷直流電動機的定子磁，將原直流電動機的電樞變?yōu)槎ㄗ印Ｓ兴⒅绷麟妱訖C是依靠機械換向器將直流電流轉(zhuǎn)換為近似梯形波的交流電流供給電樞繞組，而無刷直流電動機（BLDCM）是將方波電流（實際上也是梯形波）直接輸入定子。將有刷直流電動機的定子和轉(zhuǎn)子顛倒一下，并采用永磁轉(zhuǎn)子，可以省去機械換向器和電刷，由此得名無刷直流電動機。BLDCM定子每相感應電動勢為梯形波，為了產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩，要求功率逆變器向BLDCM定子輸入三相對稱方波電流，而SPWM、PM、SM定子每相感應電動勢為近似正弦波，需要向SPWM、PM、SM定子輸入三相對稱正弦波電流。

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永磁同步電機的磁場來自電動機的轉(zhuǎn)子上的磁鐵，磁鐵的特性在很大程度上決定了電機的特性，采用的永磁材料主要有鐵淦氧，鋁鎳鈷，釹鐵硼以及SmCO5 Sm2CO17.

在轉(zhuǎn)子上安裝永磁鐵的方式有兩種。一種是將成形磁鐵裝在轉(zhuǎn)子表面，即所謂外裝式；另一種是將形成磁鐵埋入轉(zhuǎn)子里面，即所謂內(nèi)裝式。磁鐵的形狀可分為扇形和矩形兩種。

根據(jù)確定的轉(zhuǎn)子結(jié)構所對應的每相勵磁磁動勢的分布不同，三相永磁同步電動機可分為兩種類型：正弦波型和方波型永磁同步電機，前者每相勵磁磁動勢分布是正弦波狀，后者每相勵磁磁動勢分布呈方波狀，根據(jù)子路結(jié)構和永磁體形狀的不同而不同。對于徑向勵磁結(jié)構，永磁體直接面向均勻氣隙，如果采用系統(tǒng)永磁材料，由于稀土永磁的取向性好，可以方便的獲得具有較好方波形狀的。對于采用非均勻氣隙或非均勻磁化方向長度的永磁體的徑向勵磁結(jié)構，氣隙磁場波形可以實現(xiàn)正弦分布。

綜上所述兩類永磁AC同步伺服電動機的差異歸納如下：：

控制原理相似，給定指令信號加到AC伺服系統(tǒng)的輸入端，電動機軸上位置反饋信號與給定位置相比較，根據(jù)比較結(jié)果控制伺服的運動，直至達到所要求的位置為止。PM、SM和BLDCM二類伺服系統(tǒng)構成的基本思路是一致的。

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