揭秘伺服电机内的电磁振动的根源：气隙不均匀对伺服电机的影响！

伺服电机是现代自动化系统中常见的电机类型，其高精度和高性能使其在工业自动化、机器人技术、医疗设备等领域中得以广泛应用。然而，在伺服电机的工作过程中，一种不可忽视的现象往往会伴随其产生 - 电磁振动。这篇文章将探讨伺服电机中的三种电磁振动及其特征，帮助我们更好地理解这个现象。

定子异常引发的电磁振动

伺服电机的定子包括三相绕组，它们一起产生一个旋转磁场，以同步速度 n0 旋转。如果电网频率为 f0，那么同步速度 n0=60f0/P，其中 P 代表极数。在电机工作中，机座上的受力部位会随旋转磁场而改变位置。

定子电磁振动的特征和原因：

振动频率是电源频率的 2 倍（2f0）。

停止电源供应后，电磁振动会立即停止。

振动可以在定子机座和轴承上测得。

振动幅值与机座刚度和电机负载相关。

异常的原因包括定子磁场不对称，可能由于电网电压不平衡、接触不良导致的单相运行，或定子绕组三相不对称。这种不对称导致电磁振动。

此外，如果定子铁心和定子线圈松动，将使电磁振动和电磁噪声增加。松动可能会导致振动频谱图中出现 2f0 的基本成分之外的 4f0、6f0、8f0 的谐波成分。

松动的底座螺钉也会减小机座的刚度，使电机在接近 2f0 频率范围内发生共振，从而增加定子振动，引发异常振动。

气隙不均匀引发的电磁振动

气隙不均匀，或称气隙偏心，有两种情况：一种是静态气隙不均匀，另一种是动态气隙不均匀。它们都会引发电磁振动，但特征略有不同。

气隙静态不均引发的电磁振动：

振动频率是电源频率的 2 倍（2f0）。

振动随偏心值的增加而增大，与电机负载关系密切。

难以与定子异常引发的电磁振动区分。

气隙静态不均，即定子中心与转子轴心不对齐，会导致气隙出现偏心。这种偏心通常固定在一个位置，不会随转子旋转而改变位置。不平衡的磁拉力和电磁振动频率为 2f0。

转子导体异常引发的电磁振动

电机的转子通常包括导体，当导体出现异常时，也会引发不平衡的电磁力，导致电磁振动。这种异常可能是由于笼条断裂或绕线型异步电动机中的转子回路电气不平衡导致的。

转子绕组异常引发的电磁振动的特征：

振动频率与转子动态偏心引发的电磁振动相似，都可能出现 2sf0 频率。

随着负载的增加，振动更加显著。

电流波形或振动波形频谱图中，基频两侧会出现±2sf0 的边频。边频和基频幅值之间的关系可以用来判断故障的严重程度。

总结

伺服电机在高精度和高性能的要求下工作，但它们也伴随着电磁振动。这些振动的特征和原因各不相同，包括定子异常引发的电磁振动、气隙不均匀引发的电磁振动以及转子导体异常引发的电磁振动。了解这些振动的特征和原因有助于工程师更好地管理和维护伺服电机，以确保其正常运行和性能。