交流伺服電動(dòng)機的結構主要可分為兩部分，即定子部分和轉子部分。其中定子的結構與旋轉變壓器的定子基本相同，在定子鐵心中也安放著(zhù)空間互成90度電角度的兩相繞組。其中一組為激磁繞組，另一組為控制繞組，交流伺服電動(dòng)機是一種兩相的交流電動(dòng)機。 交流伺服電動(dòng)機使用時(shí)，激磁繞組兩端施加恒定的激磁電壓Uf，控制繞組兩端施加控制電壓Uk。當定子繞組加上電壓后，伺服電動(dòng)機很快就會(huì )轉動(dòng)起來(lái)。 通入勵磁繞組及控制繞組的電流在電機內產(chǎn)生一個(gè)旋轉磁場(chǎng)，旋轉磁場(chǎng)的轉向決定了電機的轉向，當任意一個(gè)繞組上所加的電壓反相時(shí)，旋轉磁場(chǎng)的方向就發(fā)生改變，電機的方向也發(fā)生改變。

　　交流伺服電機的分類(lèi)及其特點(diǎn)

　　長(cháng)期以來(lái)，在要求調速性能較高的場(chǎng)合，一直占據主導地位的是應用直流電動(dòng)機的調速系統。但直流電動(dòng)機都存在一些固有的缺點(diǎn)，如電刷和換向器易磨損，需經(jīng)常維護。換向器換向時(shí)會(huì )產(chǎn)生火花，使電動(dòng)機的最高速度受到限制，也使應用環(huán)境受到限制，而且直流電動(dòng)機結構復雜，制造困難，所用鋼鐵材料消耗大，制造成本高。而交流電動(dòng)機，特別是鼠籠式感應電動(dòng)機沒(méi)有上述缺點(diǎn)，且轉子慣量較直流電機小，使得動(dòng)態(tài)響應更好。在同樣體積下，交流電動(dòng)機輸出功率可比直流電動(dòng)機提高10﹪～70﹪，此外，交流電動(dòng)機的容量可比直流電動(dòng)機造得大，達到更高的電壓和轉速�，F代數控機床都傾向采用交流伺服驅動(dòng)，交流伺服驅動(dòng)已有取代直流伺服驅動(dòng)之勢。

　　異步型

　　異步型交流伺服電動(dòng)機指的是交流感應電動(dòng)機。它有三相和單相之分，也有鼠籠式和線(xiàn)繞式，通常多用鼠籠式三相感應電動(dòng)機。其結構簡(jiǎn)單，與同容量的直流電動(dòng)機相比，質(zhì)量輕1/2，價(jià)格僅為直流電動(dòng)機的1/3。缺點(diǎn)是不能經(jīng)濟地實(shí)現范圍很廣的平滑調速，必須從電網(wǎng)吸收滯后的勵磁電流。因而令電網(wǎng)功率因數變壞。

　　這種鼠籠轉子的異步型交流伺服電動(dòng)機簡(jiǎn)稱(chēng)為異步型交流伺服電動(dòng)機，用IM表示。

　　同步型

　　同步型交流伺服電動(dòng)機雖較感應電動(dòng)機復雜，但比直流電動(dòng)機簡(jiǎn)單。它的定子與感應電動(dòng)機一樣，都在定子上裝有對稱(chēng)三相繞組。而轉子卻不同，按不同的轉子結構又分電磁式及非電磁式兩大類(lèi)。非電磁式又分為磁滯式、永磁式和反應式多種。其中磁滯式和反應式同步電動(dòng)機存在效率低、功率因數較差、制造容量不大等缺點(diǎn)。數控機床中多用永磁式同步電動(dòng)機。與電磁式相比，永磁式優(yōu)點(diǎn)是結構簡(jiǎn)單、運行可靠、效率較高；缺點(diǎn)是體積大、啟動(dòng)特性欠佳。但永磁式同步電動(dòng)機采用高剩磁感應，高矯頑力的稀土類(lèi)磁鐵后，可比直流電動(dòng)外形尺寸約小1/2，質(zhì)量減輕60﹪，轉子慣量減到直流電動(dòng)機的1/5。它與異步電動(dòng)機相比，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(méi)有電磁式同步電動(dòng)機所需的集電環(huán)和電刷等，其機械可靠性與感應（異步）電動(dòng)機相同，而功率因數卻大大高于異步電動(dòng)機，從而使永磁同步電動(dòng)機的體積比異步電動(dòng)機小些。這是因為在低速時(shí)，感應（異步）電動(dòng)機由于功率因數低，輸出同樣的有功功率時(shí)，它的視在功率卻要大得多，而電動(dòng)機主要尺寸是據視在功率而定的。

　　數控機床上應用的交流電機一般都為三相。分為：異步型和同步型交流伺服電機。

　　從建立所需氣隙磁場(chǎng)的磁勢源來(lái)說(shuō)，同步型交流電機分：電磁式及非電磁式兩大類(lèi)。非電磁式有磁滯式、永磁式和反應式多種。磁滯式和反應式同步電機存在效率低、功率因數差、制造容量不大等缺點(diǎn)。

　　永磁式同步電機：

　　故數控機床進(jìn)給驅動(dòng)系統多采用永磁式同步電機。

　　異步型交流伺服電機：

　　與同容量的直流電機相比

　　故異步型交流伺服電機用在主軸驅動(dòng)系統中。

　　同步和異步的區別：

　�。�1）交流同步電機：轉子由永磁材料制成，轉動(dòng)后，隨著(zhù)定子旋轉磁場(chǎng)的變化，轉子也做相應頻率的速度變化，而且轉子速度等于定子速度，所以稱(chēng)“同步”。

　�。�2）交流異步電機：轉子由感應線(xiàn)圈和鐵心材料構成。轉動(dòng)后，定子產(chǎn)生旋轉磁場(chǎng)，磁場(chǎng)切割轉子的感應線(xiàn)圈，轉子線(xiàn)圈產(chǎn)生感應電流，進(jìn)而轉子產(chǎn)生感應磁場(chǎng)，感應磁場(chǎng)追隨定子旋轉磁場(chǎng)的變化，但轉子的磁場(chǎng)變化永遠小于定子磁場(chǎng)的變化。在交流異步電機的關(guān)鍵參數轉差率表示轉子與定子的速度差的比率。

　　1、永磁式交流同步電機

　　結構：電機由定子、轉子和檢測元件組成。

　　兩點(diǎn)啟示：

　　第一、有一個(gè)旋轉的磁場(chǎng)；

　　第二、轉子跟著(zhù)磁場(chǎng)轉動(dòng)。

　　三相對稱(chēng)電流

　　三相電流產(chǎn)生的旋轉磁場(chǎng)（p=1）

　　永磁式交流同步電機工作原理和性能

　　其中，nr為轉子旋轉轉速；ns為同步轉速；θ為轉子磁極的軸線(xiàn)與定子磁極的軸線(xiàn)夾角；f1為交流電源頻率（定子供電頻率）；p為定子和轉子的極對數。

　　2、交流主軸電機

　　定子三相繞組通三相交流電，產(chǎn)生旋轉磁場(chǎng)，磁場(chǎng)切割轉子中的導體，導體感應電流與定子磁場(chǎng)相作用產(chǎn)生電磁轉矩，推動(dòng)轉子轉動(dòng)，轉速nr為

　　其中，ns為同步轉速；f1為交流電源頻率（定子供電頻率）；s為轉差率，s=（ns-nr）/ns；

　　p為極對數。

　　交流伺服電機的閉環(huán)驅動(dòng)

　　閉環(huán)控制系統是采用直線(xiàn)型位置檢測裝置（直線(xiàn)感應同步器、長(cháng)光柵等）對數控機床工作臺位移進(jìn)行直接測量并進(jìn)行反饋控制的位置伺服系統，其控制原理見(jiàn)圖1所示。這種系統有位置檢測反饋電路，有時(shí)還加上速度反饋電路。

　　1. 交流同步伺服電機的種類(lèi)

　　勵磁式、永磁式、磁阻式和磁滯式

　　2. 永磁交流同步伺服電機的結構

　　電機由定子、轉子和檢測元件組成。見(jiàn)圖2所示。其內部結構見(jiàn)圖3所示。

　　3．永磁交流同步伺服電機工作原理和性能

　　當三相定子繞組通入三相交流電后，在定子、轉子之間產(chǎn)生一個(gè)同步的旋轉磁場(chǎng)，設轉子為永久磁鐵，在磁力作用下，使轉子跟隨旋轉磁場(chǎng)同步轉動(dòng)。

　　只要負載不超過(guò)一定限度，就不會(huì )出現交流同步電動(dòng)機失步現象，這個(gè)負載最大極限稱(chēng)為最大同步扭矩。

　　用減少轉子慣量，或讓電動(dòng)機先低速再提高到所要求的速度等方法，解決同步電機啟動(dòng)困難的問(wèn)題。

　　主要參數：額定功率、額定扭矩、額定轉速等。

　　交流伺服電機的優(yōu)點(diǎn)：

　　◆ 動(dòng)態(tài)響應好；

　　◆ 輸出功率大、電壓和轉速提高。

　　4. 永磁交流同步伺服電機的調速方法

　　進(jìn)給系統常使用交流同步電機，該電機沒(méi)有轉差率，電機轉速為

　　調速方法：變頻調速

　　5. 交流進(jìn)給伺服電機的速度控制系統

　　系統組成：速度環(huán)、電流環(huán) 、SPWN電路、功放電路、檢測反饋電路。見(jiàn)圖4所示。