Lange Zeit war bei der Anforderung einer hohen Geschwindigkeitsregelungsleistung das Geschwindigkeitsregelungssystem mit Gleichstrommotoren vorherrschend. Allerdings haben Gleichstrommotoren einige inhärente Nachteile, wie z. B. Bürsten und Kommutatoren, die leicht verschleißen und eine häufige Wartung erfordern. Der Kommutator erzeugt beim Kommutieren Funken, so dass die maximale Drehzahl des Motors begrenzt ist und auch die Anwendungsumgebung begrenzt ist. Die Struktur des Gleichstrommotors ist komplex, die Herstellung ist schwierig und das verwendete Stahlmaterial verbraucht viel. und die Herstellungskosten sind hoch. Allerdings weisen Wechselstrommotoren, insbesondere Käfigläufer-Induktionsmotoren, die oben genannten Nachteile nicht auf und die Rotorträgheit ist kleiner als die von Gleichstrommotoren, was zu einer besseren dynamischen Reaktion führt. Bei gleichem Volumen kann die Ausgangsleistung des Wechselstrommotors im Vergleich zum Gleichstrommotor um 10–70 % gesteigert werden. Darüber hinaus kann die Kapazität des Wechselstrommotors größer sein als die des Gleichstrommotors, wodurch eine höhere Spannung erreicht wird und Geschwindigkeit. Moderne CNC-Werkzeugmaschinen verwenden in der Regel AC-Servoantriebe, und AC-Servoantriebe haben den DC-Servoantrieb ersetzt.
Asynchron
Asynchroner AC-Servomotor bezieht sich auf AC-Induktionsmotor. Es ist in Dreiphasen- und Einphasenmotoren sowie Käfigläufer- und Drahtwicklungsmotoren unterteilt und verwendet normalerweise dreiphasige Käfigläufer-Induktionsmotoren. Sein Aufbau ist einfach, verglichen mit der gleichen Kapazität des Gleichstrommotors, das Gewicht ist 1/2 leichter und der Preis beträgt nur 1/3 des Gleichstrommotors. Der Nachteil besteht darin, dass eine gleichmäßige Drehzahlregelung in weiten Bereichen wirtschaftlich nicht realisierbar ist und der Hysterese-Erregerstrom aus dem Netz aufgenommen werden muss. Dadurch verschlechtert sich der Leistungsfaktor des Netzes.
Der asynchrone AC-Servomotor dieses Kurzschlussläufers wird als asynchroner AC-Servomotor bezeichnet, der durch IM dargestellt wird.
Synchroner Typ
Obwohl synchrone AC-Servomotoren komplexer sind als Induktionsmotoren, sind sie einfacher als Gleichstrommotoren. Sein Stator ist wie der Induktionsmotor mit einer symmetrischen dreiphasigen Wicklung am Stator ausgestattet. Der Rotor ist unterschiedlich und wird je nach Rotorstruktur in zwei Kategorien unterteilt: elektromagnetisch und nicht elektromagnetisch. Der nicht-elektromagnetische Typ wird in Hysterese-, Permanentmagnet- und reaktive Typen unterteilt. Unter diesen weisen Hysterese- und reaktive Synchronmotoren Nachteile wie einen geringen Wirkungsgrad, einen schlechten Leistungsfaktor und eine geringe Fertigungskapazität auf. Permanentmagnet-Synchronmotoren werden überwiegend in CNC-Werkzeugmaschinen eingesetzt. Im Vergleich zum elektromagnetischen Typ bietet der Permanentmagnettyp die Vorteile eines einfachen Aufbaus, eines zuverlässigen Betriebs und eines hohen Wirkungsgrads, während die Nachteile in der großen Größe und den schlechten Starteigenschaften liegen. Nachdem der Permanentmagnet-Synchronmotor jedoch einen Seltenerdmagneten mit hoher Remanenzinduktion und hoher Koerzitivfeldstärke verwendet, kann er etwa halb kleiner als die Außengröße des Gleichstromstroms sein, das Gewicht wird um 60 % reduziert und die Rotorträgheit wird verringert auf 1/5 des Gleichstrommotors. Im Vergleich zu Asynchronmotoren weist er aufgrund der Permanentmagneterregung einen hohen Wirkungsgrad auf, wodurch Erregerverluste und damit verbundene Streuverluste vermieden werden. Und weil elektromagnetische Synchronmotoren keinen Schleifring und keine Bürsten erfordern, ist ihre mechanische Zuverlässigkeit dieselbe wie die von Induktionsmotoren (Asynchronmotoren), aber der Leistungsfaktor ist viel höher als der von Asynchronmotoren, so dass das Volumen des Permanentmagneten Synchronmotoren sind kleiner als die von Asynchronmotoren. Dies liegt daran, dass bei niedrigen Drehzahlen die Scheinleistung des Induktionsmotors (Asynchronmotors) aufgrund seines geringen Leistungsfaktors viel größer ist, wenn er die gleiche Wirkleistung abgibt, und die Hauptgröße des Motors durch die Scheinleistung bestimmt wird.