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AKM伺服电机简介

AKM系列伺服电机是科尔摩根众多电机产品中Zui受欢迎的一款。此电机类属典型的交流永磁同步(PMSM)电机，永磁铁采用表贴式，与内埋式(IPM)略有不同，下述提到的部分公式也只适用于表贴式永磁电机。电机正方向则指当从电机法兰面看，电机轴顺时针旋转，如下图所示。

电机U、V、W相位关系

AKM伺服电机动力侧出线一共有4根，分别对应电机的U相、V相、W相、PE线，对应颜色分别为蓝色、棕色、紫色、黄绿色，这4根线的连接顺序也称为电机相序。当电机顺时针方向旋转时，U相电压超前V相电压120°电角度，V相电压超前W相电压120°电角度。另外，U-W电压超前V-W电压60°电角度。

为了方便表示电压符号U，下图用A、B、C分别代替电机的U、V、W，其中N为中性点。向量图中可以更清晰的看出对应的相位关系，从而判断超前滞后关系。

伺服电机反电动势

伺服电机的反电动势(BEMF)是电机运行中的重要概念。基于简化的伺服电机等效电路模型，单相等效电路如下，粗略等效为电阻-电感-反电动势模型。

电压等量关系

那么

其中Va、ia、R分别代表A相电压，A相电流，相电阻，电感。

w和Ke分别代表速度和反电动势常数，θ为转子位置，fabr(θ)是线-线磁链。

可以看出，反电动势与磁链、转子位置和角速度相关。

根据法拉第电磁感应定律，当磁通随时间变化时，在线圈中将产生感应电动势。该电动势E等于磁链随时间变化率的负值：E=-dΨ/dt，公式中e与Ψ的方向的选取符合右手螺旋关系。

反电动势的计算

以AKM32D电机为例，其相关参数如下：

注意：手册中提到的反电动势常数的单位代表的是rms值。

当电机以600RPM运行时，BEMF的RMS值计算公式如下：

峰-峰值的计算方式为：

备注：下述推导过程实际推导的为平均值，只是在本文使用的示波器中以RMS值显示。在示波器中可以显示RMS值和峰-峰值，这两者的关系推导如下：

假设电动势为理想的正弦波形，那么

可得RMS值和峰-峰值的关系为：

那么峰-峰值为：

观察反电动势波形

为了验证电机的相位标签，A、B、C，可以使用双通道示波器进行手动旋转测试，下面的方法使用双通道示波器记录永磁电机的BEMF，手动旋转转子，这样电机相当于一个交流发电机。

示波器配置步骤：

1. 根据手册选择A相

2. 连接示波器通道1到A相

3. 通道2连接到剩余的2相中的一相

4. 连接两个探头的地夹子到剩余的一相

5. 两个通道耦合方式都设为DC，设置好时间、幅值的量程

6. CW方向(面朝法兰看顺时针方向)手动旋转轴记录合适的曲线

W相连接参考地时测量

按照下图方式连接，W连接参考地，通道1连接U相，通道2连接V相，那么通道1超前通道2约1/6周期，60°电角度。图中时间差为6ms。

V相连接参考地时测量

按照下图方式连接，V连接参考地，通道1连接U相，通道2连接W相，那么通道1超前通道2约5/6周期，或者说通道1滞后通道2约1/6周期。图中时间差27.6ms。

当速度速度为600rpm时，对应的频率为(600/60)*(6/2)=30Hz=33.3ms，那么1/6周期对应5.6ms，5/6周期对应27.8ms。

计算反电动势波形和相位的关系

假设相电压分别为

相电压Va、Vb和Vc的波形如下图，依次滞后120°电角度。

Vab、Vbc、Vca的波形如下图，依次滞后120°电角度，其中Vab=Va-Vb=(Va-Vn)-(Vb-Vn)

从下图中可以看出，对比Vac和Vbc的波形，Vac超前Vbc，对比Vab和Vcb的波形，Vab超前Vcb，相位差分别为60°和300°电角度。此理论仿真计算结果与示波器记录曲线测得的结果相符。

结语

，通过对AKM系列伺服电机相序与反电动势的详尽分析，我们得以洞察其内在的工作逻辑和性能优化潜力。这些分析成果不仅为伺服电机的选型与集成提供了科学依据，也为故障排查与性能调优提供了实用的技术支持。

随着技术的不断进步和应用领域的不断扩展，AKM系列伺服电机将继续在自动化领域发挥其buketidai的作用。