圖1杯形轉子伺服電機的結構圖

控制電動機有幾種類型，這里僅介紹兩種常用的伺服電動機和步進電動機。

伺服電機

伺服電動機的控制任務是通過將電壓信號轉換為轉矩和速度來驅動控制對象。

1.交流伺服電機

交流伺服電動機是兩相異步電動機。定子配有兩個繞組：勵磁繞組和控制繞組。相隔90o，如圖1所示。

為了減小慣性矩，轉子由鋁合金或銅合金制成的中空薄圓柱體制成，通常稱為杯形轉子。您也可以使轉子成為籠子。

圖2是交流伺服電機的接線圖。勵磁繞組1與電容器C串聯，并連接到交流電源，電壓為。控制繞組2通常連接到電子放大器的輸出端子，控制電壓是放大器的輸出電壓。

圖2交流伺服電機接線圖

選擇適當的電容值，以使兩個繞組中的電流和的相位差接近90o。這樣，產生了兩相旋轉磁場，轉子像電容器分相單相異步電動機一樣旋轉。

當電源電壓恒定且信號控制電壓的大小和相位改變時，您可以控制電動機的速度和方向。當控制電壓達到零時，電動機立即停止。

交流伺服電機的輸出功率通常為0.1?100W，并且有多種類型的工頻，例如50Hz和400Hz。

圖3顯示了將交流伺服電機應用于熱電偶溫度計的自動平衡電位計電路的示例。測量溫度時，請關閉點b處的開關，并使用電位計電阻器段中的壓降來平衡熱電偶的電動勢。如果兩者不相等，則會產生不平衡電壓（即差電壓）。轉換器將不平衡電壓轉換為交流電壓，然后由電子放大器放大。放大器的輸出端子連接到交流伺服電機的控制繞組。然后，電動機旋轉以驅動電位計電阻器的滑動觸點。滑動觸點的運動方向是電路平衡的方向。當達到刻度（）時，電動機停止旋轉。此時，電阻的電壓降與火力完全相同。如果保持在標準值，則電阻的大小可以反映熱功率或直接反映所測溫度的大小。當測得的溫度改變時，的極性改變。換句話說，控制電壓異相，因此伺服電動機正轉或反轉，然后達到平衡。

圖3自動平衡電位計電路的原理圖

為了將電流保持在恒定的標準值，可以在測量之前或校準期間在a點將開關閉合，并可以連接標準電池（電動勢）。然后調整，使其為，甚至為。此時，當前的與標準值相同。可變電阻器的滑動觸點通常由伺服電機驅動，以自動滿足的要求。

2，直流伺服電動機

DC伺服電機的結構與一般的外部勵磁DC電機相同，但它做得更薄以減小慣性矩。通常采用電樞控制。即，勵磁電壓是恒定的，設定磁通Φ也是恒定值，并且控制電壓被添加到電樞。接線圖如圖4所示。由于信號電壓很小，因此需要對其進行放大。

圖4直流伺服電機接線圖

從式（4.11.4）可以看出，當磁通量在特定負載轉矩下恒定時，電樞電壓增加時電動機速度增加，反之，電樞電壓如下時，電動機速度增加。電動機速度增加。降低時，速度降低；如果為，則電動機立即停止。要使電動機反轉，可以更改電樞電壓的極性。

DC伺服電機通常用于大功率系統中，輸出功率通常為1到600W。

現在，以伺服系統為例，說明直流伺服電機的應用。

圖5是使用電位計的位置跟蹤系統的示意圖。 θ和是電位計和軸的角位移（旋轉角），分別與電壓和成比例。是控制命令，是調整值，受控機器連接到軸。差分電壓被放大以控制伺服電動機，并且電動機通過變速箱驅動受控機器，因此根據θ改變。

圖5定位系統示意圖

第二，步進電動機

步進電動機是一種利用電磁原理將電脈沖信號轉換為線性或角位移的電動機。近年來，它越來越多地用于數字控制設備中。例如，在數控機床上，已加工零件的圖形，尺寸和工藝要求被編譯成帶有特定符號的加工指令，在打孔的紙帶上打孔，然后輸入數字計算機。計算機根據給定的數據和要求執行計算，然后發送電脈沖信號。每當計算機發送脈沖時，步進電機就會旋轉一定角度，并且由步進電機驅動通過驅動器的工作臺或工具架會移動一小段距離（或以小角度旋轉）。脈沖一個接一個地傳輸，步進電機逐步旋轉，以達到自動加工零件的目的。

圖6是電抗式步進電動機的結構示意圖。定子有6個均勻分布的極，極上有繞組。兩個相反的磁極形成一個相，并且在圖中顯示了繞組連接方法。假定轉子具有均勻分布的4個齒。

下面介紹三種工作模式的基本原理：單三位，6位和雙三位。

1，單個三位

假設首先給相通電（不給兩相通電），則在軸向產生磁通，并通過轉子形成一個閉環。此時，極變為電磁鐵的N極和S極。在磁場的作用下，轉子總是試圖旋轉到磁阻小的位置，即轉子的齒與磁極對齊的位置[圖7（a）] ]。然后為相供電（兩相均未供電），轉子順時針旋轉30o，齒與極對齊[圖7（b）]。然后，為相供電（兩個相的不供電），轉子順時針旋轉30o。齒與極對齊[圖7（c）]。不難理解，當脈沖信號一一傳輸時，如果以的順序循環電，電機轉子將沿順時針方向逐步旋轉。每個階躍的旋轉角度均為30o（稱為階躍角）。切換電流三次，磁場旋轉一次，轉子前進一個螺距角（如果轉子有4個齒，則為90o）。當電源以的順序打開時，電動機轉子將逆時針旋轉。該通電方法稱為單三比特方法。

圖7：應用單3次激發模式時的轉子位置

2、6位

圖8 6位功率模式下的轉子位置

假設首先激活相，并且轉子齒和定子磁極對齊[圖8（a）]。然后在相位仍處于活動狀態時打開相位。此時，定子的極在轉子齒2、4上具有自拔力，因此轉子順時針旋轉，但是極繼續拉動齒1、3。因此，轉子變成兩個磁張力平衡的時刻。此時，轉子的位置如圖8（b）所示。也就是說，轉子已從圖（a）中的位置順時針旋轉了15o。然后，關閉步驟中的電源，并繼續打開步驟中的電源。此時，轉子齒2和4與定子的極對齊，并且轉子從圖8（c）的位置旋轉15o。然后連接相，仍為相供電，這時轉子再次旋轉15o，其位置如圖8（d）所示。這樣，當電流以的順序循環時，轉子將以15o的步距角順時針逐步旋轉。切換電流6次，磁場旋轉1次，轉子前進螺距角。激活序列后，電動機轉子將逆時針旋轉。該通電方法稱為6位方法。

（a）相上電； （b）相上電; （c）階段上電; （d）供電至相位

3，雙三位

的結構圖每次提供2相電源時，即以的順序提供電源時，稱為雙三位模式。從圖8（b）和圖8（d）可以看出，步距角也是30°。

從上方看，使用單三重和雙三重方法，您可以看到轉子在執行3步之前具有一個俯仰角，并且每步前進了該俯仰角的1/3。使用6位方法的轉子以一個螺距角前進需要6步，而每一步都以螺距角的1/6前進。因此，可以通過以下公式來計算步距角θ。

在公式中：

——轉子齒數

m——運行位。

實際上，典型的步進電機的步距角不是30o或15o，常見的是3o或1.5o。通過上面的公式，不僅轉子上有4個齒（螺距，每個螺距為），還可以找到40個齒（螺距，每個螺距為9o）。為了使轉子齒與固定齒對齊，齒的寬度和螺距必須相同。因此，除了定子上的6個極以外，每個極面上還有5個小齒，與轉子齒相同。步進電機的結構圖如圖9所示。

從以上介紹可以看出，步進電機具有結構簡單，維修方便，精度高，啟動靈敏，停止準確的特點。另外，步進電動機的速度由電脈沖的頻率確定，并與該頻率同步。

命令輸入的電脈沖不能直接用于控制步進電機。使用脈沖分頻器，首先根據上電操作模式分配電脈沖，然后通過脈沖放大器進行放大，以便必須有足夠的功率來運行電動機。即

脈沖分頻器和脈沖放大器被稱為步進電機的驅動力，它是由電機驅動的負載，例如機床工作臺（由螺桿驅動）。