伺服电机，步进电机，同步电动机和异步电动机的原理分析和它们之间的不同

　　同步电动机与异步电动机

　　原理：

　　同步电机就是靠励磁电流运行的，如果没有励磁，电机就是异步的。励磁是加在转子上的直流系统，它的旋转速度和极性与定子是一致的，如果励磁出现问题，电动机就会失步，调整不过来，触发保护“励磁故障”电动机跳闸 说的白一点，励磁电流就是同步电机转子中流过的电流（有了这个电流，使转子相当于一个电磁铁，有N极和S极），在正常运行时，这个电流是由外部加在转子上的直流电压产生的。以前这个直流电压是由直流电动机供给，现在大多是由可控硅整流后供给。我们通常把可控硅整流系统称为励磁装置。

　　直线异步电动机的结构主要包括定子、动子和直线运动的支撑轮三部分。为了保证在行程范围内定子和动子之间具有良好的电磁场耦合，定子和动子的铁心长度不等。定子可制成短定子和长定子两种形式。由于长定子结构成本高、运行费用高，所以很少采用。直线电动机与旋转磁场一样，定子铁心也是由硅钢片叠成，表面开有齿槽；槽中嵌有三相、两相或单相绕组；单相直线异步电动机可制成罩极式，也可通过电容移相。直线异步电动机的动子有三种形式：

　　（1）磁性动子 动子是由导磁材料制成（钢板），既起磁路作用，又作为笼型动子起导电作用。

　　（2）非磁性动子 ，动子是由非磁性材料（铜）制成，主要起导电作用，这种形式电动机的气隙较大，励磁电流及损耗大。

　　（3）动子导磁材料表面覆盖一层导电材料，导磁材料只作为磁路导磁作用；覆盖导电材料作笼型绕组。

　　因磁性动子的直线异步电动机结构简单，动子不仅作为导磁、导电体，甚至可以作为结构部件，其应用前景广阔。

　　异步机就是电机的转子转动的速度与定子所产生的旋转磁场的旋转速度不一致，有一个差值（不同步）。我们叫转差。这个转差与定子所产生的旋转磁场的转速的比率叫转差率。

　　同步机与异步机的区别在于：

　　从供电方面说，异步机只是在定子侧加上电压（也有转子上加电压的），而同步机要在定子和转子上都加上电压。也就是说异步机是单边励磁，同步机是双边励磁。 从转速方面说，异步机的转速只与负荷大小有关（当然有一定的范围），而同步机的转速只与电网的频率有关。 从结构上说，同步电机与异步机转子的构造也不一样。异步机的转子是有夕钢片和铝条（或夕钢片和线圈组成），而同步机一般由数块磁钢和线圈组成（也有隐极式的不太一样）。 当然还有许多差别，如工艺要求、设计问题等等，我也说不全，请共同探讨。

　　在电机设计上， 交流异步电机的转子一般为鼠笼型的，还有绕线型的，定子上绕组也有不同的绕制方法。而同步电机设计上定子转子可能都是绕线的。

　　电机的工作上， 同步电机工作时，电机的转子通入直流电，产生类似永磁体产生的磁场，而定子上通入三相交流电，此时定子随磁场变化同步旋转，转速n＝60f/p，这里f是电源频率，p是电机的极对数。 异步电机工作时候，只有定子通电（三相交流电），转子由于受到感应电流产生磁场（原理同变压器），由于是感应电流，所以，产生磁场旋转时候要滞后定子磁场一个角度，在定子侧看，是定子磁场拖动转子旋转。转速要低于同步转速，所以就称之为异步电机。

　　直线异步电动机的工作原理和旋转式异步电动机一样，定子绕组与交流电源相连接，通以多相交流电流后，则在气隙中产生一个平稳的行波磁场（当旋转磁场半径很大时，就成了直线运动的行波磁场）。该磁场沿气隙作直线运动，同时，在动子导体中感应出电动势，并产生电流，这个电流与行波磁场相互作用产生异步推动力，使动子沿行波方向作直线运动。若把直线异步电动机定子绕组中电源相序改变一下，则行波磁场移动方向也会反过来，根据这一原理，可使直线异步电动机作往复直线运动。

　　直线异步电动机主要用于功率较大场合的直线运动机构，如门自动开闭装置，起吊、传递和升降的机械设备，驱动车辆，尤其是用于高速和超速运输等。由于牵引力或推动力可直接产生，不需要中间连动部分，没有摩擦，无噪声，无转子发热，不受离心力影响等问题。因此，其应用将越来越广。直线同步电动机由于性能优越，应用场合与直线异步电动机相同，有取代趋势。直线步进电动机应用于数控绘图仪、记录仪、数控制图机、数控裁剪机、磁盘存储器、精密定位机构等设备中。

　　同步式（次级为永久磁钢）由于效率高、推力密度大、可控性好等优点，尽管其对隔磁防尘要求较高和装配较困难，现在也已成为机床用直线电机的主流。

　　步进电机和交流伺服电机性能比较

　　步进电机是一种离散运动的装置，它和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似（脉冲串和方向信号），但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较。