伺服電機的特點(diǎn)特性、種類(lèi)分類(lèi)及伺服電機的應用

　　伺服電機（servo motor ）是指在伺服系統中控制機械元件運轉的發(fā)動(dòng)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，可以將電壓信號轉化為轉矩和轉速以驅動(dòng)控制對象。伺服電機轉子轉速受輸入信號控制，并能快速反應，在自動(dòng)控制系統中，用作執行元件，且具有機電時(shí)間常數小、線(xiàn)性度高、始動(dòng)電壓等特性，可把所收到的電信號轉換成電動(dòng)機軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動(dòng)機兩大類(lèi)，其主要特點(diǎn)是，當信號電壓為零時(shí)無(wú)自轉現象，轉速隨著(zhù)轉矩的增加而勻速下降。

　　伺服電機的特點(diǎn)特性

　　直流無(wú)刷伺服電機特點(diǎn)

　　轉動(dòng)慣量小、啟動(dòng)電壓低、空載電流??； 棄接觸式換向系統，大大提高電機轉速，最高轉速高達100 000rpm；無(wú)刷伺服電機在執行伺服控制時(shí)，無(wú)須編碼器也可實(shí)現速度、位置、扭矩等的控制； 不存在電刷磨損情況，除轉速高之外，還具有壽命長(cháng)、噪音低、無(wú)電磁干擾等特點(diǎn)。

　　直流有刷伺服電機特點(diǎn)

　　1.體積小、動(dòng)作快反應快、過(guò)載能力大、調速范圍寬

　　2.低速力矩大， 波動(dòng)小，運行平穩

　　3.低噪音，高效率

　　4.后端編碼器反饋（選配）構成直流伺服等優(yōu)點(diǎn)

　　5.變壓范圍大，頻率可調

　　伺服電機的優(yōu)點(diǎn)

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

　　1、精度：實(shí)現了位置，速度和力矩的閉環(huán)控制；克服了步進(jìn)電機失步的問(wèn)題；

　　2、轉速：高速性能好，一般額定轉速能達到2000～3000轉；

　　3、適應性：抗過(guò)載能力強，能承受三倍于額定轉矩的負載，對有瞬間負載波動(dòng)和要求快速起動(dòng)的場(chǎng)合特別適用；

　　4、穩定：低速運行平穩，低速運行時(shí)不會(huì )產(chǎn)生類(lèi)似于步進(jìn)電機的步進(jìn)運行現象。適用于有高速響應要求的場(chǎng)合；

　　5、及時(shí)性：電機加減速的動(dòng)態(tài)相應時(shí)間短，一般在幾十毫秒之內；

　　6、舒適性：發(fā)熱和噪音明顯降低。

　　簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)就是：平?？吹降哪欠N普通的電機，斷電后它還會(huì )因為自身的慣性再轉一會(huì )兒，然后停下。而伺服電機和步進(jìn)電機是說(shuō)停就停，說(shuō)走就走，反應極快。但步進(jìn)電機存在失步現象。

　　伺服電機的應用領(lǐng)域就太多了。只要是要有動(dòng)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、印刷設備、包裝設備、紡織設備、激光加工設備、機器人、自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)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備。

　　伺服電機的種類(lèi)分類(lèi)

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

　　有刷電機成本低，結構簡(jiǎn)單，啟動(dòng)轉矩大，調速范圍寬，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(chǎng)合。

　　無(wú)刷電機體積小，重量輕，出力大，響應快，速度高，慣量小，轉動(dòng)平滑，力矩穩定?？刂茝碗s，容易實(shí)現智能化，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(cháng)壽命，可用于各種環(huán)境。

　　交流伺服電機也是無(wú)刷電機，分為同步和異步電機，目前運動(dòng)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，最高轉動(dòng)速度低，且隨著(zhù)功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩運行的應用。

　　伺服電機：是在伺服系統中控制機械元件運轉的發(fā)動(dòng)機，是一種補助馬達間接變速裝置。伺服電機是可以連續旋轉的電－機械轉換器。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(lèi)：直流伺服電機和交流伺服電機。

　　直流伺服電機的輸出轉速與輸入電壓成正比，并能實(shí)現正反向速度控制。具有起動(dòng)轉矩大，調速范圍寬，機械特性和調節特性的線(xiàn)性度好，控制方便等優(yōu)點(diǎn)，但換向電刷的磨損和易產(chǎn)生火花會(huì )影響其使用壽命。近年來(lái)出現的無(wú)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，死區小，噪聲低，壽命長(cháng)，對周?chē)娮釉O備干擾小。

　　直流伺服電機的輸出轉速/輸入電壓的傳遞函數可近似視為一階遲后環(huán)節，其機電時(shí)間常數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（如空心杯轉子型、印刷繞組型、無(wú)槽型）的時(shí)間常數僅為幾毫秒到二十毫秒。

　　小功率規格的直流伺服電機的額定轉速在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/分的低速下，甚至在長(cháng)期堵轉的條件下工作，故可直接驅動(dòng)被控件而不需減速

　　直流伺服電機分為有刷和無(wú)刷電機。

　　有刷電機成本低，結構簡(jiǎn)單，啟動(dòng)轉矩大，調速范圍寬，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(chǎng)合。

　　無(wú)刷電機體積小，重量輕，出力大，響應快，速度高，慣量小，轉動(dòng)平滑，力矩穩定?？刂茝碗s，容易實(shí)現智能化，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(cháng)壽命，可用于各種環(huán)境。

　　交流伺服電機也是無(wú)刷電機，分為同步和異步電機，目前運動(dòng)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，最高轉動(dòng)速度低，且隨著(zhù)功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩運行的應用。

　　交流伺服電機的工作原理

　　伺服電機內部的轉子是永磁鐵，驅動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成電磁場(chǎng)，轉子在此磁場(chǎng)的作用下轉動(dòng)，同時(shí)電機自帶的編碼器反饋信號給驅動(dòng)器，驅動(dòng)器根據反饋值與目標值進(jìn)行比較，調整轉子轉動(dòng)的角度。伺服電機的精度決定于編碼器的精度（線(xiàn)數）。

　　交流伺服電機和無(wú)刷直流伺服電機在功能上有什么區別？

　　交流伺服要好一些，因為是正弦波控制，轉矩脈動(dòng)小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比較簡(jiǎn)單，便宜。

　　永磁交流伺服電動(dòng)機

　　20世紀80年代以來(lái)，隨著(zhù)集成電路、電力電子技術(shù)和交流可變速驅動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，永磁交流伺服驅動(dòng)技術(shù)有了突出的發(fā)展，各國著(zhù)名電氣廠(chǎng)商相繼推出各自的交流伺服電動(dòng)機和伺服驅動(dòng)器系列產(chǎn)品并不斷完善和更新。交流伺服系統已成為當代高性能伺服系統的主要發(fā)展方向，使原來(lái)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是采用全數字控制的正弦波電動(dòng)機伺服驅動(dòng)。交流伺服驅動(dòng)裝置在傳動(dòng)領(lǐng)域的發(fā)展日新月異。永磁交流伺服電動(dòng)機同直流伺服電動(dòng)機比較，主要優(yōu)點(diǎn)有：

　?。?）無(wú)電刷和換向器，因此工作可靠，對維護和保養要求低。

　?。?）定子繞組散熱比較方便。

　?。?）慣量小，易于提高系統的快速性。

　?。?）適應于高速大力矩工作狀態(tài)。

　?。?）同功率下有較小的體積和重量。

　　伺服電機的應用

　　應用伺服放大器和汽車(chē)

　　你將獲得一個(gè)更好地了解和伺服放大器經(jīng)營(yíng)如果你看到一些典型的應用。圖11-90顯示一個(gè)例子馬達來(lái)控制的新聞供稿。在這片材應用是饋入的記者在那里它是切斷長(cháng)度以刀刀片或純粹的。片材可擁有一個(gè)標志或其他廣告，必須排隊登記號碼的分界點(diǎn)。在此應用的速度和坡位置的片材必須同步進(jìn)行正確的切點(diǎn)。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(yíng)商提供的面板，使運營(yíng)商可以慢跑的系統維護的刀片時(shí)，或當加載一個(gè)新推出的材料。在操作面板還可以用來(lái)調用參數，驅動(dòng)器，肺心病，應對每類(lèi)材料的使用。該系統還可以集成了可編程序控制器或其他類(lèi)型的控制器和操作面板可以用來(lái)選擇正確的臨界點(diǎn)，每種類(lèi)型的材料或產(chǎn)品運行。

　　伺服控制線(xiàn)瓶灌裝的應用

　　第二次申請是在圖所示。在本應用多個(gè)灌裝頭線(xiàn)與瓶因為他們沿著(zhù)不斷線(xiàn)。每個(gè)灌裝頭必須匹配了一個(gè)瓶子，瓶子軌道，而它正朝著(zhù)。產(chǎn)品是作為配移動(dòng)的噴嘴與瓶。在本應用10個(gè)噴嘴安裝在一輛馬車(chē)是驅動(dòng)滾珠絲杠機制。在滾珠絲杠機制也稱(chēng)為絲杠。當電動(dòng)機轉動(dòng)軸滾珠絲杠，馬車(chē)將沿著(zhù)橫向的長(cháng)度滾珠絲杠軸。這一運動(dòng)將是順利的，使每一個(gè)噴嘴可病pense產(chǎn)品的瓶子沒(méi)有油污。

　　伺服驅動(dòng)系統采用了定位驅動(dòng)器控制器的軟件，使位置和速度被跟蹤的輸送線(xiàn)移動(dòng)瓶。主編碼器跟蹤瓶因為他們沿著(zhù)輸送線(xiàn)。一種螺旋式進(jìn)料系統也使用之前的地步瓶進(jìn)入加油站。螺旋導致具體數額的空間之間的規定，每瓶在進(jìn)入加油站。該瓶可裝緊緊他們的做法螺旋，但他們通過(guò)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。探測器還結合配藥制度，以確保沒(méi)有任何產(chǎn)品是免除從噴管一瓶，如果丟失或出現大空格之間瓶。

　　應用圖形化的飲料，加油站控制的伺服電機

　　伺服驅動(dòng)系統比較的立場(chǎng)瓶從主編碼器的反饋信號，表明的立場(chǎng)，填補運輸安裝的滾珠絲桿。伺服驅動(dòng)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

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

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

　　標簽使用的應用伺服

　　第四個(gè)應用程序的伺服控制速度的標簽飼料機制，拉預先標簽進(jìn)行了唱名，并將其應用于封裝移動(dòng)連續輸送系統過(guò)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(gè)傳感器，顯示的登記號碼在每個(gè)標簽。伺服定位系統是由一個(gè)微處理器，規定的錯誤信號，伺服放大器，功率信號提供的伺服電機。此應用程序圖所示。11-93 。

　　隨機定時(shí)料控制系統由一個(gè)伺服

　　第五，提出申請圖。顯示了一系列的包裝設備，可作為三個(gè)獨立的機器。時(shí)間周期的每個(gè)車(chē)站的包裝系統是獨立于其他人。包裝系統包括一個(gè)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(chǎng)包的包裝站必須嚴格控制，使包裝不會(huì )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(diǎn)，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(shí)，開(kāi)始走上定位輸送。第二個(gè)傳感器是處于底部的傳送帶包裝檢測航班。這兩個(gè)信號的傳感器傳送到馬達，提供信息，以便伺服可以調整的速度定位輸送，使每個(gè)包贊同之一的飛行動(dòng)作，因為它的包裝上傳送帶。此應用表明，該伺服定位控制器能夠處理各種不同的信號，從多個(gè)傳感器，因為該控制器采用微處理器。