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(4)轉子慣量比較大，為了滿足快速響應的要求，需要加大電源容量。

(5)轉子溫升高(電動機允許升可達1500 C～1800 C)可通過轉軸傳到機械上去，這會影響精密機械的精度。

伺服電動機的工作區域被溫度極限線、轉速極限線、換向極限線、轉矩極限線以及瞬時換向極限線劃分成三個區域：

Ⅰ 區為連續工作區，在該區域內轉矩和轉速的任意組合都可以長時間連續工作。

Ⅱ 區為斷續工作區，在該區域內電動機只能按允許的工作時間和斷電時間歇工作。

Ⅲ 區為加速和減速區，在該區域內電動機只能作加速或減速，工作極短的時間。

選擇進給伺服電動機時，一定要滿足以下條件：

機床空載運行時，應在特性曲線的連續工作區;

加減速過程應在加減速區;

頻繁起動、制動以及周期變化的負載，必須檢查一個周期內轉矩的均方根值，并應小于電動機的連續額定轉矩;

最大負載轉矩、加載周期以及過載時間都應在特性曲線允許的范圍以內。

(二)直流伺服電動機的速度控制方法

1.直流主軸電動機的速度控制方法

他勵式直流主軸電動機的電磁轉矩為

其中，勵磁磁通Φ和轉子回路電流Ia是相互獨立的，可以分別進行調節，從而得到良好的靜態和動態轉矩控制特性。

直流主軸電動機的調速系統為雙域調速系統，由轉子繞組控制回路和磁場控制回路兩部分組成。

在轉子繞組控制回路中，通過改變轉子繞組電壓(即外加電壓)調速，適于基本速度以下的恒轉矩范圍。

在磁場控制回路中，通過改變勵磁電流If (即改變磁通φ)調速，為恒功率調速，適于基本速度以上的恒功率范圍。

2.永磁直流伺服電動機的速度控制。用于數控機床進給伺服系統中的永磁直流伺服電動機多采用改變外加電壓的調速方法。這是因為這種調速方法具有恒轉矩調速特性、機械特性好、經濟性能好等特點。

常采用的調速系統有兩種，即晶閘管調速系統和晶體管脈寬調制調速系統。

四、交流伺服電動及其速度控制

直流伺服電動機具有優良的調速性能，但它的電刷和換向器容易磨損，需要經常維護;由于換向器換向時會產生火花而使最高轉速受到限制，也使應用環境受到限制;直流電動機結構復雜，制造困難，成本高。因此，20世紀80年代中期以來，交流伺服電動機得到飛速發展，交流伺服系統正在逐步取代直流伺服系統。

(一)交流伺服電動機

1.交流主軸電動機是經過專門設計的鼠籠式三相異步電動機。特點是：

沒有外殼，定子鐵芯直接暴露在空氣中，而且有軸向通風孔，以利于電動機冷卻、縮小電動機體積。

轉子做成細長型，以便減小轉子的轉動慣量。

尾部都同軸安裝有脈沖發生器(或脈沖編碼器)。

交流主軸電動機的功率一速度特性曲線與直流主軸電動機相類似，

在基本速度以下為恒轉矩區域，

在基本速度以上為恒功率區域。

恒功率的速度范圍只有1:3的 速度比，當速度超過一定值后，功率一速度特性曲線會向下傾斜。

交流主軸電動機也具有一定的過載能力，一般能在額定負載的1.2～1.5倍負載下工作幾分鐘至半個小時。

2.永磁同步交流伺服電動機。主要由定子、轉子和檢測部件三部分組成：

定子形狀與普通感應電動機的定子相似，具有齒槽，內有三相繞組，外表面多呈多邊形，且無外殼，這樣有利于散熱。

轉子是永久磁鐵。

當定子三相繞組接上電源后，就產生一個旋轉磁場，該旋轉磁場吸引永磁轉子同步旋轉。

轉子轉速為：

式中：nr——轉子轉速; ns——定子旋轉磁場轉速; f—— 電源頻率; P——磁極對數。

交流伺服電動機的性能用特性曲線和數據表來描述。其中最重要的是電動機的工作曲線，即轉矩一速度特性曲線。

交流伺服電動機的機械特性要比直流伺服電動機的機械特性更硬，其直線更接近水平線。另外，斷續工作區的范圍更為擴大，尤其是在高速區域，這將有利于提高電動機的加、減速能力。

Ⅰ—連續工作區，Ⅱ—斷續工作區。

(二)交流伺服電動機的速度控制方法

1.交流主軸電動機的速度控制

對于交流主軸電動機、氣隙磁通和轉子電流不是獨立變量，它們都是轉差率S的函數，無法分開進行獨立控制。另外，被控量是既有大小又有相位的矢量，比標量難控制得多。將交流矢量轉換成標量，從而將交流電動機模擬成直流電動機來控制它的轉矩，稱為交流矢量的直流標量化。這種方法可以使交流電動機獲得與直流電動機同樣優越的調速性能。

2.永磁同步交流伺服電動機的速度控制

由同步電動機的轉速計算公式 可知，可以通過改變電源頻率f來實現調速的要求。改變頻率可以采用交—直—交變頻器或交—交變頻器。

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（責任編輯：中大編輯）

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