伺服电机是什么,伺服电机相关微介绍

电机" target="_blank">伺服电机(servo motor )是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可以控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。

1、伺服系统(servo mechanism)是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任意变化的自动控制系统。伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护不方便(换碳刷)，产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。

无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。控制复杂，容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机免维护，效率很高，运行温度低，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。

2、交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。大惯量，最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。

3、伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)。

交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上的区别：交流伺服要好一些，因为是正弦波控制，转矩脉动小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比较简单，便宜。

伺服电机使用的是三相同步电机,其特点是转子：

没有三相异步电机中的鼠笼条;看图，转子上有很多贴片，是永磁铁(钕铁硼)材料。这样来看，转子其实自带磁场，而不像异步电机是靠感应电流产生的磁场。

永磁铁有两种安装方式：

1是表贴式，也就是图中样式，永磁铁是贴在表面的;

2是內嵌式，需要在转子上打孔，将永磁材料填充进去;

表贴式：具有结构简单、制造成本较低、转动惯量小等优点;

内嵌式：如果转速够快，例如1wr/min甚至3wr/min，还是用内嵌式较好;

转子冲片机械强度高、安装永磁体后转子不易变形等。

以常见的感应式电机三相异步电机作比较：

其转子是鼠笼式的;在给定子通入交流电，定子中就会产生旋转磁场，旋转磁场在旋转时会切割笼条，从而在笼条内部产生感应电流，感应电流会产生一个与定子磁场相吸的磁场;

这样转子就会跟着之前的定子中的磁场进行转动，而伺服电机的转子自带磁场，因此运行起来伺服电机要比感应式三相异步电机效率更高。

伺服电机可以控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。

伺服电机的作用：伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确。

伺服电机的工作原理

1、伺服系统(servo mechanism)是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任意变化的自动控制系统。

2、伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)。

伺服电动机广泛应用于各种控制系统中，能将输入的电压信号转换为电机轴上的机械输出量，拖动被控制元件，从而达到控制目的。

伺服电动机有直流和交流之分;最早的伺服电动机是一般的直流电动机，在控制精度不高的情况下，才采用一般的直流电机做伺服电动机。目前的直流伺服电动机从结构上讲，就是小功率的直流电动机，其励磁多采用电枢控制和磁场控制，但通常采用电枢控制。

旋转电机的分类，直流伺服电动机在机械特性上能够很好的满足控制系统的要求，但是由于换向器的存在，存在许多的不足：换向器与电刷之间易产生火花，干扰驱动器工作，不能应用在有可燃气体的场合;电刷和换向器存在摩擦，会产生较大的死区;

结构复杂，维护比较困难。

交流伺服电动机本质上是一种两相异步电动机，其控制方法主要有三种：幅值控制、相位控制和幅相控制。

一般地，伺服电动机要求电动机的转速要受所加电压信号的控制;转速能够随着所加电压信号的变化而连续变化;电动机的反映要快、体积要小、控制功率要小。伺服电动机主要应用在各种运动控制系统中，尤其是随动系统。

伺服电机工作原理

伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动,同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)。

3.伺服电机与步进电机

(1)控制方式不同

步进电机是通过脉冲的个数来控制电机的转动角度的，一个脉冲对应一个步距角，而伺服电机是通过控制脉冲时间的长短来控制电机转动角度的。

(2)低频特性不同

步进电机在低频时容易出现低频振动现象，振动频率与负载情况和驱动器性能有关，一般认为振动频率是电机空载起跳频率的一半，这种由步进电机工作原理所决定的定频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时，一半采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等，但是，不管怎样不可能完全避免这种低频振动现象。而交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不出现低频振动，交流伺服系统具有共振抑制特性，可以涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能，可检测出机械的共振点，便于系统调整。可以说，伺服电机的低频特性好于步进电机。

(3)矩频特性不同

步进电机的输出力矩随转动速度增加而减小，且在较高转速时会急剧下降，所以其最高转速一般在300dmin～600dmin。交流伺服电机为恒转矩输出，即在其额定转速以内(一般为2000dmin～3000dmin)，都能输出额定转矩，在额定转矩以上为恒功率输出。

4.伺服电机品牌

日本品牌：松下、三菱电机、安川、三洋、富士等;

美国:罗克韦尔、丹纳赫、帕光等;

德国:西门子、伦茨、博世力士乐、施耐德等;

英国: Control Technology、SEW等;

中国台湾品牌：东元(TECO)、台达(Delta);

国产品牌：英威腾、汇川技术、华中数控、广数、 埃斯顿等。