伺服系統

電氣伺服技術應用，主要原因是控制方便，靈活，容易獲得驅動能源，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展，它為電氣伺服技術的發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實用化了。到了70年代末期交流伺服系統開始發展，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伺服系統的趨勢成為電氣伺服系統的主流。永磁轉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，容易實現高性能的緣故，所以永磁同步電機的AC伺服系統應用更為廣泛。

在交流同步伺服驅動系統中，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），用裝有永磁體的轉子取代有刷直流電動機的定子磁極，將原直流電動機的電樞變為定子。有刷直流電動機是依靠機械換向器將直流電流轉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子顛倒一下，并采用永磁轉子，就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，為了產生恒定的電磁轉矩，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。

永磁同步電機的磁場來自電動機的轉子上的磁鐵，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.

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

根據確定的轉子結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，根據子路結構和永磁體形狀的不同而不同。對于徑向勵磁結構，永磁體直接面向均勻氣隙，如果采用系統永磁材料，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氣隙磁場。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構，氣隙磁場波形可以實現正弦分布。

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，根據比較結果控制伺服的運動，直至達到所要求的位置為止。PM、SM和BLDCM二類伺服系統構成的基本思路是一致的。

兩種永磁無刷電動機比較而言，方波無刷直流電動機具有控制簡單、成本低、檢測裝置簡單、系統實現起來相對容易等優點。但是方波無刷直流電動機原理上存在固有缺陷，因電樞中電流和電樞磁勢移動的不連續性而存在電磁脈動，而這種脈動在高速運轉時產生噪聲，在中低速又是平穩的力矩驅動的主要障礙。轉矩脈動又使得電機速度控制特性惡化，從而限制了由其構成的方波無刷直流電動機伺服系統在高精度、高性能要求的伺服驅動場合下的應用（尤其是在低速直接驅動場合）。因此，對于一般性能的電伺服驅動控制系統，選用方波無刷直流電動機及相應的控制方式。而PM、SM伺服系統要求定子輸入三相正弦波電流，可以獲得更好的平穩性，具有更*的低速伺服性能。因而廣泛用于數控機床，工業機器人等高性能高精度的伺服驅動系統中。