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AKM伺服電機簡介

AKM系列伺服電機是科爾摩根眾多電機產品中Zui受歡迎的一款。此電機類屬典型的交流永磁同步(PMSM)電機，永磁鐵采用表貼式，與內埋式(IPM)略有不同，下述提到的部分公式也只適用于表貼式永磁電機。電機正方向則指當從電機法蘭面看，電機軸順時針旋轉，如下圖所示。

電機U、V、W相位關系

AKM伺服電機動力側出線一共有4根，分別對應電機的U相、V相、W相、PE線，對應顏色分別為藍色、棕色、紫色、黃綠色，這4根線的連接順序也稱為電機相序。當電機順時針方向旋轉時，U相電壓超前V相電壓120°電角度，V相電壓超前W相電壓120°電角度。另外，U-W電壓超前V-W電壓60°電角度。

為了方便表示電壓符號U，下圖用A、B、C分別代替電機的U、V、W，其中N為中性點。向量圖中可以更清晰的看出對應的相位關系，從而判斷超前滯后關系。

伺服電機反電動勢

伺服電機的反電動勢(BEMF)是電機運行中的重要概念。基于簡化的伺服電機等效電路模型，單相等效電路如下，粗略等效為電阻-電感-反電動勢模型。

電壓等量關系

那么

其中Va、ia、R分別代表A相電壓，A相電流，相電阻，電感。

w和Ke分別代表速度和反電動勢常數，θ為轉子位置，fabr(θ)是線-線磁鏈。

可以看出，反電動勢與磁鏈、轉子位置和角速度相關。

根據法拉第電磁感應定律，當磁通隨時間變化時，在線圈中將產生感應電動勢。該電動勢E等于磁鏈隨時間變化率的負值：E=-dΨ/dt，公式中e與Ψ的方向的選取符合右手螺旋關系。

反電動勢的計算

以AKM32D電機為例，其相關參數如下：

注意：手冊中提到的反電動勢常數的單位代表的是rms值。

當電機以600RPM運行時，BEMF的RMS值計算公式如下：

峰-峰值的計算方式為：

備注：下述推導過程實際推導的為平均值，只是在本文使用的示波器中以RMS值顯示。在示波器中可以顯示RMS值和峰-峰值，這兩者的關系推導如下：

假設電動勢為理想的正弦波形，那么

可得RMS值和峰-峰值的關系為：

那么峰-峰值為：

觀察反電動勢波形

為了驗證電機的相位標簽，A、B、C，可以使用雙通道示波器進行手動旋轉測試，下面的方法使用雙通道示波器記錄永磁電機的BEMF，手動旋轉轉子，這樣電機相當于一個交流發電機。

示波器配置步驟：

1. 根據手冊選擇A相

2. 連接示波器通道1到A相

3. 通道2連接到剩余的2相中的一相

4. 連接兩個探頭的地夾子到剩余的一相

5. 兩個通道耦合方式都設為DC，設置好時間、幅值的量程

6. CW方向(面朝法蘭看順時針方向)手動旋轉軸記錄合適的曲線

W相連接參考地時測量

按照下圖方式連接，W連接參考地，通道1連接U相，通道2連接V相，那么通道1超前通道2約1/6周期，60°電角度。圖中時間差為6ms。

V相連接參考地時測量

按照下圖方式連接，V連接參考地，通道1連接U相，通道2連接W相，那么通道1超前通道2約5/6周期，或者說通道1滯后通道2約1/6周期。圖中時間差27.6ms。

當速度速度為600rpm時，對應的頻率為(600/60)*(6/2)=30Hz=33.3ms，那么1/6周期對應5.6ms，5/6周期對應27.8ms。

計算反電動勢波形和相位的關系

假設相電壓分別為

相電壓Va、Vb和Vc的波形如下圖，依次滯后120°電角度。

Vab、Vbc、Vca的波形如下圖，依次滯后120°電角度，其中Vab=Va-Vb=(Va-Vn)-(Vb-Vn)

從下圖中可以看出，對比Vac和Vbc的波形，Vac超前Vbc，對比Vab和Vcb的波形，Vab超前Vcb，相位差分別為60°和300°電角度。此理論仿真計算結果與示波器記錄曲線測得的結果相符。

結語

，通過對AKM系列伺服電機相序與反電動勢的詳盡分析，我們得以洞察其內在的工作邏輯和性能優化潛力。這些分析成果不僅為伺服電機的選型與集成提供了科學依據，也為故障排查與性能調優提供了實用的技術支持。

隨著技術的不斷進步和應用領域的不斷擴展，AKM系列伺服電機將繼續在自動化領域發揮其buketidai的作用。