Lange Zeit dominierten Drehzahlregelungssysteme für Gleichstrommotoren Anwendungen, die eine hohe Drehzahlregelungsleistung erforderten. Allerdings weisen Gleichstrommotoren inhärente Nachteile auf, wie z. B. den leichten Verschleiß von Bürsten und Kommutatoren, was eine häufige Wartung erfordert. Durch die Kommutierung entstehen Funken, die die maximale Drehzahl des Motors begrenzen und seine Einsatzumgebung einschränken. Darüber hinaus sind Gleichstrommotoren komplex aufgebaut, schwierig herzustellen, verbrauchen große Mengen Stahl und verursachen hohe Herstellungskosten. Wechselstrommotoren, insbesondere Käfigläufer-Induktionsmotoren, haben diese Nachteile nicht und ihre Rotorträgheit ist kleiner als die von Gleichstrommotoren, was zu einer besseren dynamischen Reaktion führt. Bei gleichem Volumen können Wechselstrommotoren eine um 10 bis 70 % höhere Ausgangsleistung haben als Gleichstrommotoren. Darüber hinaus können Wechselstrommotoren mit größerer Leistung hergestellt werden, wodurch höhere Spannungen und Drehzahlen erreicht werden. Moderne CNC-Werkzeugmaschinen verwenden in der Regel AC-Servoantriebe, die zunehmend DC-Servoantriebe ersetzen.
Asynchroner Typ
Asynchrone AC-Servomotoren beziehen sich auf AC-Induktionsmotoren. Sie sind in drei-Phasen- und einphasigen-Versionen sowie in den Ausführungen mit Käfigläufern und gewickelten-Rotortypen erhältlich, wobei dreiphasige Induktionsmotoren mit Käfigläufer-am häufigsten vorkommen. Sein Aufbau ist einfach und im Vergleich zu einem Gleichstrommotor gleicher Leistung ist er halb so schwer und nur ein -drittel so teuer. Der Nachteil besteht darin, dass eine gleichmäßige Drehzahlregelung über einen weiten Bereich wirtschaftlich nicht möglich ist und der Erregerstrom nacheilend aus dem Stromnetz bezogen werden muss. Dadurch verschlechtert sich der Leistungsfaktor des Netzes.
Diese Art von asynchronem AC-Servomotor mit Käfigläufer wird einfach als asynchroner AC-Servomotor bezeichnet und mit IM bezeichnet.
Synchrontyp: Obwohl synchrone AC-Servomotoren komplexer als Induktionsmotoren sind, sind sie einfacher als Gleichstrommotoren. Sein Stator ist der gleiche wie der eines Induktionsmotors, mit symmetrischen drei-Phasenwicklungen. Der Rotor ist jedoch unterschiedlich und wird je nach Rotorstruktur in zwei Hauptkategorien unterteilt: elektromagnetisch und nicht-elektromagnetisch. Nicht-elektromagnetische Synchronmotoren werden weiter in Hysterese-, Permanentmagnet- und reaktive Typen unterteilt. Hysterese- und reaktive Synchronmotoren haben Nachteile wie einen geringen Wirkungsgrad, einen schlechten Leistungsfaktor und eine begrenzte Fertigungskapazität. Permanentmagnet-Synchronmotoren werden überwiegend in CNC-Werkzeugmaschinen eingesetzt.
Im Vergleich zu elektromagnetischen Motoren bieten Permanentmagnetmotoren die Vorteile eines einfachen Aufbaus, eines zuverlässigen Betriebs und eines höheren Wirkungsgrads. Die Nachteile sind große Abmessungen und schlechte Starteigenschaften. Durch den Einsatz von Seltenerdmagneten mit hoher Remanenz und Koerzitivfeldstärke können Permanentmagnet-Synchronmotoren jedoch etwa halb so groß und 60 % leichter als Gleichstrommotoren sein, wobei die Rotorträgheit auf ein -Fünftel der Gleichstrommotoren reduziert wird. Im Vergleich zu Asynchronmotoren sind sie effizienter, da Erregerverluste und damit verbundene Streuverluste durch Permanentmagneterregung eliminiert werden. Da ihnen darüber hinaus die für elektromagnetische Synchronmotoren erforderlichen Schleifringe und Bürsten fehlen, ist ihre mechanische Zuverlässigkeit dieselbe wie die von Induktionsmotoren (Asynchronmotoren), während ihr Leistungsfaktor deutlich höher ist, was zu einer kleineren Größe für Permanentmagnet-Synchronmotoren führt. Dies liegt daran, dass Induktionsmotoren (Asynchronmotoren) aufgrund ihres geringen Leistungsfaktors bei niedrigen Drehzahlen eine viel größere Scheinleistung bei gleicher Wirkleistungsabgabe haben und die Hauptabmessungen des Motors durch die Scheinleistung bestimmt werden.