伺服電機的特點特性、種類分類及伺服電機的應用

　　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，可以將電壓信號轉化為轉矩和轉速以驅動控制對象。伺服電機轉子轉速受輸入信號控制，並能快速反應，在自動控制系統中，用作執行元件，且具有機電時間常數小、線性度高、始動電壓等特性，可把所收到的電信號轉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，當信號電壓為零時無自轉現象，轉速隨著轉矩的增加而勻速下降。

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　　直流無刷伺服電機特點

　　轉動慣量小、啟動電壓低、空載電流小； 棄接觸式換向系統，大大提高電機轉速，最高轉速高達100 000rpm；無刷伺服電機在執行伺服控制時，無須編碼器也可實現速度、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、噪音低、無電磁幹擾等特點。

　　直流有刷伺服電機特點

　　1.體積小、動作快反應快、過載能力大、調速範圍寬

　　2.低速力矩大， 波動小，運行平穩

　　3.低噪音，高效率

　　4.後端編碼器反饋（選配）構成直流伺服等優點

　　5.變壓範圍大，頻率可調

　　伺服電機的優點

　　首先我們來看一下伺服電機和其他電機（如步進電機）相比到底有什麼優點：

　　1、精度：實現了位置，速度和力矩的閉環控制；克服了步進電機失步的問題；

　　2、轉速：高速性能好，一般額定轉速能達到2000～3000轉；

　　3、適應性：抗過載能力強，能承受三倍於額定轉矩的負載，對有瞬間負載波動和要求快速起動的場合特別適用；

　　4、穩定：低速運行平穩，低速運行時不會產生類似於步進電機的步進運行現象。適用於有高速響應要求的場合；

　　5、及時性：電機加減速的動態相應時間短，一般在幾十毫秒之內；

　　6、舒適性：發熱和噪音明顯降低。

　　簡單點說就是：平常看到的那種普通的電機，斷電後它還會因為自身的慣性再轉一會兒，然後停下。而伺服電機和步進電機是說停就停，說走就走，反應極快。但步進電機存在失步現象。

　　伺服電機的應用領域就太多了。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。如工具機、印刷設備、包裝設備、紡織設備、雷射加工設備、機器人、自動化生產線等對工藝精度、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，結構簡單，啟動轉矩大，調速範圍寬，控制容易，需要維護，但維護不方便（換碳刷），產生電磁幹擾，對環境有要求。因此它可以用於對成本敏感的普通工業和民用場合。

　　無刷電機體積小，重量輕，出力大，響應快，速度高，慣量小，轉動平滑，力矩穩定。控制複雜，容易實現智能化，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，長壽命，可用於各種環境。

　　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，它的功率範圍大，可以做到很大的功率。大慣量，最高轉動速度低，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動機，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，屬於功率很小的微特電機，以永磁式直流伺服電機和並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速與輸入電壓成正比，並能實現正反向速度控制。具有起動轉矩大，調速範圍寬，機械特性和調節特性的線性度好，控制方便等優點，但換向電刷的磨損和易產生火花會影響其使用壽命。近年來出現的無刷直流伺服電機避免了電刷摩擦和換向幹擾，因此靈敏度高，死區小，噪聲低，壽命長，對周圍電子設備幹擾小。

　　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後環節，其機電時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、無槽型）的時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，甚至大於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，甚至在長期堵轉的條件下工作，故可直接驅動被控制項而不需減速

　　直流伺服電機分為有刷和無刷電機。

　　有刷電機成本低，結構簡單，啟動轉矩大，調速範圍寬，控制容易，需要維護，但維護方便（換碳刷），產生電磁幹擾，對環境有要求。因此它可以用於對成本敏感的普通工業和民用場合。

　　無刷電機體積小，重量輕，出力大，響應快，速度高，慣量小，轉動平滑，力矩穩定。控制複雜，容易實現智能化，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，長壽命，可用於各種環境。

　　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，它的功率範圍大，可以做到很大的功率。大慣量，最高轉動速度低，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，驅動器控制的U/V/W三相電形成電磁場，轉子在此磁場的作用下轉動，同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅動器，驅動器根據反饋值與目標值進行比較，調整轉子轉動的角度。伺服電機的精度決定於編碼器的精度（線數）。

　　交流伺服電機和無刷直流伺服電機在功能上有什麼區別？

　　交流伺服要好一些，因為是正弦波控制，轉矩脈動小。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、電力電子技術和交流可變速驅動技術的發展，永磁交流伺服驅動技術有了突出的發展，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動器系列產品並不斷完善和更新。交流伺服系統已成為當代高性能伺服系統的主要發展方向，使原來的直流伺服面臨被淘汰的危機。90年代以後，世界各國已經商品化了的交流伺服系統是採用全數字控制的正弦波電動機伺服驅動。交流伺服驅動裝置在傳動領域的發展日新月異。永磁交流伺服電動機同直流伺服電動機比較，主要優點有：

　　（1）無電刷和換向器，因此工作可靠，對維護和保養要求低。

　　（2）定子繞組散熱比較方便。

　　（3）慣量小，易於提高系統的快速性。

　　（4）適應於高速大力矩工作狀態。

　　（5）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

　　你將獲得一個更好地了解和伺服放大器經營如果你看到一些典型的應用。圖11-90顯示一個例子馬達來控制的新聞供稿。在這片材應用是饋入的記者在那裡它是切斷長度以刀刀片或純粹的。片材可擁有一個標誌或其他廣告，必須排隊登記號碼的分界點。在此應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誌。運營商提供的面板，使運營商可以慢跑的系統維護的刀片時，或當加載一個新推出的材料。在操作面板還可以用來調用參數，驅動器，肺心病，應對每類材料的使用。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品運行。

　　

　　

　　伺服控制線瓶灌裝的應用

　　第二次申請是在圖所示。在本應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。產品是作為配移動的噴嘴與瓶。在本應用10個噴嘴安裝在一輛馬車是驅動滾珠絲槓機制。在滾珠絲槓機制也稱為絲槓。當電動機轉動軸滾珠絲槓，馬車將沿著橫向的長度滾珠絲槓軸。這一運動將是順利的，使每一個噴嘴可病pense產品的瓶子沒有油汙。

　　伺服驅動系統採用了定位驅動器控制器的軟體，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也使用之前的地步瓶進入加油站。螺旋導致具體數額的空間之間的規定，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。探測器還結合配藥制度，以確保沒有任何產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

　　伺服驅動系統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杆。伺服驅動器放大器將增加或減少的速度滾珠絲槓機制，使噴嘴將匹配的速度瓶到底。

　　伺服控制精度螺旋充填系統

　　第三個申請伺服系統提供了圖。在這一個大的應用填補坦克是用來填補他們的貨櫃通過沿輸送線。該材料是配藥的貨櫃可以是一個單一的材料補，也可以是幾個隊友，裡亞爾增加一個貨櫃是倒進攪拌機的混合操作。由於數額材料，配入貨櫃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使用。反饋傳感器，這一系統可以成為稱重系統。該命令的信號可以來自一個可編程序控制器或經營者可以在此輸入手動選擇一個配方從運營商的終端。數額瑪材料可以從不同的配方食譜。

　　

　　圖應用程式的一個精確的螺旋加油站控制的伺服電機。速度螺旋可以調整，以便它在運行的高速時，協商tainer將首先被填補，和速度可以放慢一點在最後克的材料可以準確計量容器填補適當點。由於材料價格的上升，精密灌裝設備可以提供儲蓄以及質量的數額使用的產品配方。

　　標籤使用的應用伺服

　　第四個應用程式的伺服控制速度的標籤飼料機制，拉預先標籤進行了唱名，並將其應用於封裝移動連續輸送系統過去的標記機制。反饋信號提供的編碼器，顯示的位置輸送帶，環發生器，顯示的速度輸送，和一個傳感器，顯示的登記號碼在每個標籤。伺服定位系統是由一個微處理器，規定的錯誤信號，伺服放大器，功率信號提供的伺服電機。此應用程式圖所示。11-93 。

　　隨機定時料控制系統由一個伺服

　　第五，提出申請圖。顯示了一系列的包裝設備，可作為三個獨立的機器。時間周期的每個車站的包裝系統是獨立於其他人。包裝系統包括一個料輸送機，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。第二個傳感器是處於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，因為該控制器採用微處理器。