伺服電機的特點特性、種類分類及伺服電機的應(yīng)用

　　伺服電機（servo motor ）是指在伺服系統(tǒng)中控制機械元件運轉(zhuǎn)的發(fā)動機，是一種補助馬達間接變速裝置。伺服電機可使控制速度，位置精度非常準確，可以將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象。伺服電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號控制，并能快速反應(yīng)，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機電時間常數(shù)小、線性度高、始動電壓等特性，可把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機兩大類，其主要特點是，當(dāng)信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。

　　伺服電機的特點特性

　　直流無刷伺服電機特點

　　轉(zhuǎn)動慣量小、啟動電壓低、空載電流??； 棄接觸式換向系統(tǒng)，大大提高電機轉(zhuǎn)速，最高轉(zhuǎn)速高達100 000rpm；無刷伺服電機在執(zhí)行伺服控制時，無須編碼器也可實現(xiàn)速度、位置、扭矩等的控制； 不存在電刷磨損情況，除轉(zhuǎn)速高之外，還具有壽命長、噪音低、無電磁干擾等特點。

　　直流有刷伺服電機特點

　　1.體積小、動作快反應(yīng)快、過載能力大、調(diào)速范圍寬

　　2.低速力矩大， 波動小，運行平穩(wěn)

　　3.低噪音，高效率

　　4.后端編碼器反饋（選配）構(gòu)成直流伺服等優(yōu)點

　　5.變壓范圍大，頻率可調(diào)

　　伺服電機的優(yōu)點

　　首先我們來看一下伺服電機和其他電機（如步進電機）相比到底有什么優(yōu)點：

　　1、精度：實現(xiàn)了位置，速度和力矩的閉環(huán)控制；克服了步進電機失步的問題；

　　2、轉(zhuǎn)速：高速性能好，一般額定轉(zhuǎn)速能達到2000～3000轉(zhuǎn)；

　　3、適應(yīng)性：抗過載能力強，能承受三倍于額定轉(zhuǎn)矩的負載，對有瞬間負載波動和要求快速起動的場合特別適用；

　　4、穩(wěn)定：低速運行平穩(wěn)，低速運行時不會產(chǎn)生類似于步進電機的步進運行現(xiàn)象。適用于有高速響應(yīng)要求的場合；

　　5、及時性：電機加減速的動態(tài)相應(yīng)時間短，一般在幾十毫秒之內(nèi)；

　　6、舒適性：發(fā)熱和噪音明顯降低。

　　簡單點說就是：平常看到的那種普通的電機，斷電后它還會因為自身的慣性再轉(zhuǎn)一會兒，然后停下。而伺服電機和步進電機是說停就停，說走就走，反應(yīng)極快。但步進電機存在失步現(xiàn)象。

　　伺服電機的應(yīng)用領(lǐng)域就太多了。只要是要有動力源的，而且對精度有要求的一般都可能涉及到伺服電機。如機床、印刷設(shè)備、包裝設(shè)備、紡織設(shè)備、激光加工設(shè)備、機器人、自動化生產(chǎn)線等對工藝精度、加工效率和工作可靠性等要求相對較高的設(shè)備。

　　伺服電機的種類分類

　　伺服電機分為直流與交流兩大類，直流電機又分為有刷與無刷兩類；交流電機可分為異步與同步兩類。

　　有刷電機成本低，結(jié)構(gòu)簡單，啟動轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬，控制容易，需要維護，但維護不方便（換碳刷），產(chǎn)生電磁干擾，對環(huán)境有要求。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場合。

　　無刷電機體積小，重量輕，出力大，響應(yīng)快，速度高，慣量小，轉(zhuǎn)動平滑，力矩穩(wěn)定?？刂茝?fù)雜，容易實現(xiàn)智能化，其電子換相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相。電機免維護，效率很高，運行溫度低，電磁輻射很小，長壽命，可用于各種環(huán)境。

　　交流伺服電機也是無刷電機，分為同步和異步電機，目前運動控制中一般都用同步電機，它的功率范圍大，可以做到很大的功率。大慣量，最高轉(zhuǎn)動速度低，且隨著功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩(wěn)運行的應(yīng)用。

　　伺服電機：是在伺服系統(tǒng)中控制機械元件運轉(zhuǎn)的發(fā)動機，是一種補助馬達間接變速裝置。伺服電機是可以連續(xù)旋轉(zhuǎn)的電－機械轉(zhuǎn)換器。作為液壓閥控制器的伺服電機，屬于功率很小的微特電機，以永磁式直流伺服電機和并激式直流伺服電機最為常用。

　　伺服電機的作用：伺服電機可使控制速度，位置精度非常準確。

　　伺服電機的分類：直流伺服電機和交流伺服電機。

　　直流伺服電機的輸出轉(zhuǎn)速與輸入電壓成正比，并能實現(xiàn)正反向速度控制。具有起動轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬，機械特性和調(diào)節(jié)特性的線性度好，控制方便等優(yōu)點，但換向電刷的磨損和易產(chǎn)生火花會影響其使用壽命。近年來出現(xiàn)的無刷直流伺服電機避免了電刷摩擦和換向干擾，因此靈敏度高，死區(qū)小，噪聲低，壽命長，對周圍電子設(shè)備干擾小。

　　直流伺服電機的輸出轉(zhuǎn)速/輸入電壓的傳遞函數(shù)可近似視為一階遲后環(huán)節(jié)，其機電時間常數(shù)一般大約在十幾毫秒到幾十毫秒之間。而某些低慣量直流伺服電機（如空心杯轉(zhuǎn)子型、印刷繞組型、無槽型）的時間常數(shù)僅為幾毫秒到二十毫秒。

　　小功率規(guī)格的直流伺服電機的額定轉(zhuǎn)速在3000r/min以上，甚至大于10000r/min。因此作為液壓閥的控制器需配用高速比的減速器。而直流力矩伺服電機（即低速直流伺服電機）可在幾十轉(zhuǎn)/分的低速下，甚至在長期堵轉(zhuǎn)的條件下工作，故可直接驅(qū)動被控件而不需減速

　　直流伺服電機分為有刷和無刷電機。

　　有刷電機成本低，結(jié)構(gòu)簡單，啟動轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬，控制容易，需要維護，但維護方便（換碳刷），產(chǎn)生電磁干擾，對環(huán)境有要求。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場合。

　　無刷電機體積小，重量輕，出力大，響應(yīng)快，速度高，慣量小，轉(zhuǎn)動平滑，力矩穩(wěn)定?？刂茝?fù)雜，容易實現(xiàn)智能化，其電子換相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相。電機免維護，效率很高，運行溫度低，電磁輻射很小，長壽命，可用于各種環(huán)境。

　　交流伺服電機也是無刷電機，分為同步和異步電機，目前運動控制中一般都用同步電機，它的功率范圍大，可以做到很大的功率。大慣量，最高轉(zhuǎn)動速度低，且隨著功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩(wěn)運行的應(yīng)用。

　　交流伺服電機的工作原理

　　伺服電機內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動器控制的U/V/W三相電形成電磁場，轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動，同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅(qū)動器，驅(qū)動器根據(jù)反饋值與目標值進行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度。伺服電機的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。

　　交流伺服電機和無刷直流伺服電機在功能上有什么區(qū)別？

　　交流伺服要好一些，因為是正弦波控制，轉(zhuǎn)矩脈動小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比較簡單，便宜。

　　永磁交流伺服電動機

　　20世紀80年代以來，隨著集成電路、電力電子技術(shù)和交流可變速驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展，永磁交流伺服驅(qū)動技術(shù)有了突出的發(fā)展，各國著名電氣廠商相繼推出各自的交流伺服電動機和伺服驅(qū)動器系列產(chǎn)品并不斷完善和更新。交流伺服系統(tǒng)已成為當(dāng)代高性能伺服系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，使原來的直流伺服面臨被淘汰的危機。90年代以后，世界各國已經(jīng)商品化了的交流伺服系統(tǒng)是采用全數(shù)字控制的正弦波電動機伺服驅(qū)動。交流伺服驅(qū)動裝置在傳動領(lǐng)域的發(fā)展日新月異。永磁交流伺服電動機同直流伺服電動機比較，主要優(yōu)點有：

　　（1）無電刷和換向器，因此工作可靠，對維護和保養(yǎng)要求低。

　?。?）定子繞組散熱比較方便。

　　（3）慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性。

　?。?）適應(yīng)于高速大力矩工作狀態(tài)。

　　（5）同功率下有較小的體積和重量。

　　伺服電機的應(yīng)用

　　應(yīng)用伺服放大器和汽車

　　你將獲得一個更好地了解和伺服放大器經(jīng)營如果你看到一些典型的應(yīng)用。圖11-90顯示一個例子馬達來控制的新聞供稿。在這片材應(yīng)用是饋入的記者在那里它是切斷長度以刀刀片或純粹的。片材可擁有一個標志或其他廣告，必須排隊登記號碼的分界點。在此應(yīng)用的速度和坡位置的片材必須同步進行正確的切點。反饋傳感器可編碼或解析器是加上光電傳感器，以確定位置的登記標志。運營商提供的面板，使運營商可以慢跑的系統(tǒng)維護的刀片時，或當(dāng)加載一個新推出的材料。在操作面板還可以用來調(diào)用參數(shù)，驅(qū)動器，肺心病，應(yīng)對每類材料的使用。該系統(tǒng)還可以集成了可編程序控制器或其他類型的控制器和操作面板可以用來選擇正確的臨界點，每種類型的材料或產(chǎn)品運行。

　　伺服控制線瓶灌裝的應(yīng)用

　　第二次申請是在圖所示。在本應(yīng)用多個灌裝頭線與瓶因為他們沿著不斷線。每個灌裝頭必須匹配了一個瓶子，瓶子軌道，而它正朝著。產(chǎn)品是作為配移動的噴嘴與瓶。在本應(yīng)用10個噴嘴安裝在一輛馬車是驅(qū)動滾珠絲杠機制。在滾珠絲杠機制也稱為絲杠。當(dāng)電動機轉(zhuǎn)動軸滾珠絲杠，馬車將沿著橫向的長度滾珠絲杠軸。這一運動將是順利的，使每一個噴嘴可病pense產(chǎn)品的瓶子沒有油污。

　　伺服驅(qū)動系統(tǒng)采用了定位驅(qū)動器控制器的軟件，使位置和速度被跟蹤的輸送線移動瓶。主編碼器跟蹤瓶因為他們沿著輸送線。一種螺旋式進料系統(tǒng)也使用之前的地步瓶進入加油站。螺旋導(dǎo)致具體數(shù)額的空間之間的規(guī)定，每瓶在進入加油站。該瓶可裝緊緊他們的做法螺旋，但他們通過螺旋其空間是完全相同，使脖子的瓶子將符合生育間隔的灌裝噴嘴。探測器還結(jié)合配藥制度，以確保沒有任何產(chǎn)品是免除從噴管一瓶，如果丟失或出現(xiàn)大空格之間瓶。

　　應(yīng)用圖形化的飲料，加油站控制的伺服電機

　　伺服驅(qū)動系統(tǒng)比較的立場瓶從主編碼器的反饋信號，表明的立場，填補運輸安裝的滾珠絲桿。伺服驅(qū)動器放大器將增加或減少的速度滾珠絲杠機制，使噴嘴將匹配的速度瓶到底。

　　伺服控制精度螺旋充填系統(tǒng)

　　第三個申請伺服系統(tǒng)提供了圖。在這一個大的應(yīng)用填補坦克是用來填補他們的集裝箱通過沿輸送線。該材料是配藥的集裝箱可以是一個單一的材料補，也可以是幾個隊友，里亞爾增加一個集裝箱是倒進攪拌機的混合操作。由于數(shù)額材料，配入集裝箱必須準確地衡量和計量的方塊中，一個螺旋是控制的伺服系統(tǒng)使用。反饋傳感器，這一系統(tǒng)可以成為稱重系統(tǒng)。該命令的信號可以來自一個可編程序控制器或經(jīng)營者可以在此輸入手動選擇一個配方從運營商的終端。數(shù)額瑪材料可以從不同的配方食譜。

　　圖應(yīng)用程序的一個精確的螺旋加油站控制的伺服電機。速度螺旋可以調(diào)整，以便它在運行的高速時，協(xié)商tainer將首先被填補，和速度可以放慢一點在最后克的材料可以準確計量容器填補適當(dāng)點。由于材料價格的上升，精密灌裝設(shè)備可以提供儲蓄以及質(zhì)量的數(shù)額使用的產(chǎn)品配方。

　　標簽使用的應(yīng)用伺服

　　第四個應(yīng)用程序的伺服控制速度的標簽飼料機制，拉預(yù)先標簽進行了唱名，并將其應(yīng)用于封裝移動連續(xù)輸送系統(tǒng)過去的標記機制。反饋信號提供的編碼器，顯示的位置輸送帶，環(huán)發(fā)生器，顯示的速度輸送，和一個傳感器，顯示的登記號碼在每個標簽。伺服定位系統(tǒng)是由一個微處理器，規(guī)定的錯誤信號，伺服放大器，功率信號提供的伺服電機。此應(yīng)用程序圖所示。11-93 。

　　隨機定時料控制系統(tǒng)由一個伺服

　　第五，提出申請圖。顯示了一系列的包裝設(shè)備，可作為三個獨立的機器。時間周期的每個車站的包裝系統(tǒng)是獨立于其他人。包裝系統(tǒng)包括一個料輸送機，輸送定位和包裝站。該料輸送和包裝機械站連接，使它們運行在相同的速度。的立場包的包裝站必須嚴格控制，使包裝不會成為太接近對方。一片金屬所謂的飛行協(xié)商nected的包裝輸送站的具體點，以確保每包留在的位置。傳感器安裝在年初的定位，確定輸送前緣包時，開始走上定位輸送。第二個傳感器是處于底部的傳送帶包裝檢測航班。這兩個信號的傳感器傳送到馬達，提供信息，以便伺服可以調(diào)整的速度定位輸送，使每個包贊同之一的飛行動作，因為它的包裝上傳送帶。此應(yīng)用表明，該伺服定位控制器能夠處理各種不同的信號，從多個傳感器，因為該控制器采用微處理器。