伺服电机应用电路介绍

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。

伺服可作为交流或直流电动机。初期一样伺服直流电动机，因为只有类型的操纵大电流是通过序列连年。随着晶体管成为能够操纵大电流和开关的大电流在更高的频率，交流伺服电机成为更常常地利用。初期伺服是专为伺服放大器。今天，一类是电机设计的应用，筹措，可能利用伺服放大器或变频操纵器，这意味着电动机可用于伺服系统在一个应用程序，并利用变频驱动器在另一应用程度。有些公司还要求任何闭环系统，不利用步进电机问服系统，因此它是可能的一个简单的交流感应电机是连接到一个速度操纵器，被称为伺服电机。

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。

自从德国MANNESMANN的Rexroth公司的Indramat分部在1978年汉诺威贸易博览会上正式推出MAC永磁交流伺服电动机和驱动系统，这标志着此种新一代交流伺服技术已进入实用化阶段。到20世纪80年代中后期，各公司都已有完整的系列产品。整个伺服装置市场都转向了交流系统。早期的模拟系统在诸如零漂、抗干扰、可靠性、精度和柔性等方面存在不足，尚不能完全满足运动控制的要求，近年来随着微处理器、新型数字信号处理器(DSP)的应用，出现了数字控制系统，控制部分可完全由软件进行，分别称为直流伺服系统、三相永磁交流伺服系统。

直流伺服电动机

1、结构：与直流电动机基本相同。为减小转动惯量做得细长一些。

2、工作原理：与直流电动机相同。

3、供电方式：他励。励磁绕组和电枢由两个独立电源供电：

U1为励磁电压，U2为电枢电压。

直流伺服电机的机械特性公式与他励直流电机一样：

由机械特性可知：

(1)U1(即磁通￠)不变时，一定的负载下，U2↑,n↑。

(2)U2=0时，电机立即停转。

反转：电枢电压的极性改变，电机反转。

交流伺服电机定子

该电机的定子为层压结构，其两个绕组在空间中分别以90电气角缠绕。被称为主绕组的绕组电压源(也称为基准或固定相)被激发。另一个绕组称为控制带绕组(或控制相)，由可变控制电压供电，该电压与主绕组两端的电压相差90度。控制电压由伺服放大器提供。

交流伺服电机转子

转子通常为鼠笼式，直径小，长度长，以保持尽可能低的机械惯性。为了获得尽可能线性的转矩-转速特性，它具有高电阻。对于极低功率应用，使用拖杯转子(图2)进一步降低了转子的惯性。这种类型的转子是鼠笼式转子的一种特殊形式，其中导体为拖曳杯形，由非磁性导电材料(如铜、铝或合金)制成。开槽转子叠片由一组固定的环形叠片代替，这为磁通量提供了一个低磁阻路径。

寿命长、重量轻、扭矩重量比高、可靠性高、无无线电噪声、驱动电路简单。交流伺服电机广泛应用于仪器伺服、计算机、跟踪和制导系统、自平衡记录仪、远程定位设备、过程控制器、机器人、机床专用机床以及许多其他需要精确角运动的应用中。

伺服电机的最好类型之一，是用数字比例遥控系统。实际上这些装置是由三部份组成：

采用集成电路、伺服电机、减速齿轮盒电位器机构。图24是这种系统的方块图。电路的驱动输入，是用周期为15ms而脉冲宽度为1~2ms的脉冲信号驱动。输入脉冲的宽度，控制伺服机械输出的位置。例如：1ms脉宽，位置在最左边;1.5ms在中是位置，2ms在最右边的位置