伺服電機(jī)(servo motor )是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。“伺服”一詞源于希臘語“奴隸”的意思，“伺服電機(jī)”可以理解為絕對(duì)服從控制信號(hào)指揮的電機(jī)：在控制信號(hào)發(fā)出之前，轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng);當(dāng)控制信號(hào)發(fā)出時(shí)，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動(dòng);當(dāng)控制信號(hào)消失時(shí)，轉(zhuǎn)子能即時(shí)停轉(zhuǎn)。因此伺服電機(jī)指的是隨時(shí)跟隨命令進(jìn)行動(dòng)作的一種電機(jī)，是以其工作性質(zhì)命名的，概念上和“直流電機(jī)”“異步電機(jī)”“同步電機(jī)”這些常見以電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式來分類的方式不一樣，注意不要混肴。
伺服電機(jī)可使控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號(hào)控制，并能快速反應(yīng)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高、始動(dòng)電壓等特性，可把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。伺服電機(jī)主要分為直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)，其中直流伺服又分為有刷直流伺服和無刷直流伺服，交流伺服又分為異步交流伺服和永磁同步交流伺服。(實(shí)際上無刷直流伺服也算是交流伺服一派的，只不過區(qū)別在于用直流供電，并控制器電子換向?qū)崿F(xiàn)交流電機(jī)驅(qū)動(dòng))
但由于主要用于控制，因此市面上大多的伺服電機(jī)通常是指永磁同步電機(jī)，因?yàn)槠淇刂祈憫?yīng)性能理想化;久而久之，大家日常說道的伺服電機(jī)通常都是指永磁同步電機(jī)。
永磁同步伺服電機(jī)
永磁同步伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成電磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在此磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度(線數(shù))。特點(diǎn)如下：
控制速度非?？?，從啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速只需幾毫秒;而相同情況下異步電機(jī)卻需要幾秒鐘。
啟動(dòng)扭矩大，可以帶動(dòng)大慣量的物體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。
功率密度大，相同功率范圍下相比異步電機(jī)可以把體積做得更小、重量做得更輕。
運(yùn)行效率高。
可支持低速長時(shí)間運(yùn)行。
斷電無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，可快速控制停止動(dòng)作。
但隨著異步電機(jī)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)前以模擬信號(hào)控制的異步電機(jī)在控制響應(yīng)方面性能也跟上來了，且其亦具備永磁同步電機(jī)不具備的優(yōu)點(diǎn)，因此異步伺服電機(jī)作為伺服電機(jī)行業(yè)的一股新生力量也在漸露頭角。
異步伺服電機(jī)
異步伺服電機(jī)實(shí)際上和異步電機(jī)是幾乎*相似的，不過其引入了編碼器實(shí)現(xiàn)了對(duì)電機(jī)的閉環(huán)控制，因此也可以視為伺服電機(jī)的一種。尤其是當(dāng)前變頻調(diào)速技術(shù)的飛速發(fā)展，異步伺服電機(jī)的實(shí)際控制性能也很不錯(cuò)，配合其支持大功率、高轉(zhuǎn)速的特點(diǎn)，在一些永磁同步電機(jī)無法勝任的地方大放異彩。特點(diǎn)如下：
功率可以做得很大，設(shè)計(jì)成熟，運(yùn)行可靠性高。
支持高速(過10000rpm)長時(shí)間運(yùn)行，同比下永磁電機(jī)最高只能做到6000~8000rpm轉(zhuǎn)速。
性價(jià)比高，在對(duì)控制精度要求不高的情況下可以替代永磁電機(jī)使用。
應(yīng)用舉例——數(shù)控機(jī)床
為了滿足當(dāng)前伺服運(yùn)動(dòng)控制行業(yè)的需求，致遠(yuǎn)電子推出了MPT混合型電機(jī)測(cè)試分析系統(tǒng)，開創(chuàng)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器綜合測(cè)試分析設(shè)備先河。針對(duì)伺服系統(tǒng)，MPT1000可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器及整個(gè)控制系統(tǒng)的完整性能分析與控制特性分析。
針對(duì)伺服電機(jī)控制系統(tǒng)，MPT1000可通過自由加載引擎對(duì)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行瞬態(tài)波形記錄，實(shí)現(xiàn)伺服系統(tǒng)中電機(jī)控制響應(yīng)時(shí)間等各類瞬態(tài)參數(shù)的測(cè)量，提供伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)完整解決方案。
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