伺服电机servomotor

       ”仆人”这个词来自希腊语，意思是”奴隶” . “伺服电机”可理解为对控制信号指令电机的**服从: 在控制信号发出前，转子静止; 当控制信号发出时，转子立即旋转; 当控制信号消失时，转子立即停止。
 

       伺服电机是自动控制装置中用作执行机构的微型电机，其功能是将电信号转换为转轴的角位移或角速度。伺服电机又称执行电机，在自动控制系统中用作执行器，将接收到的电信号转换为电机轴上的角位移或角速度输出。
       伺服电机的分类
       伺服电机，交流伺服和直流伺服两大类。
       交流伺服电动机的基本结构与交流异步电动机相似。定子上有两个励磁绕组WF和控制绕组wcowf，其相空间位移为90°电角，与恒定交流电压相连。控制电机运行的目的是通过对WC施加交流电压或相位变化来实现的。
       交流伺服电机具有运行稳定、可控性好、响应快、灵敏度高、机械和调节特性的非线性指标严格(小于10% ー15% ，小于15% ー25%)等特点。
       直流伺服电机的优缺点
       优点：转速控制准确，转矩转速特性很硬，控制原理简单，使用方便，价格便宜..
       缺点：电刷换向，速度极限，附加阻力，磨损颗粒（灰尘不爆炸危险的环境）。
       直流伺服电动机的基本结构与一般直流电动机相似。电机转速n=E/k1j=（UA IA RA）/k1j，其中E为电枢反电势，K为常数，j为各极磁通，UA和IA为电枢电压和电流，RA为电枢电阻，改变UA或φ可控制直流伺服电机的转速，但一般采用控制电枢电压的方法。在永磁直流伺服电动机中，励磁绕组采用永磁体，磁通量φ为常数。直流伺服电机具有良好的线性调节特性和快速的时间响应。
       交流伺服电机的优缺点
       优点: 速度控制特性好，整个调速区控制平稳，几乎无振荡，效率高于90% ，加热少，速度控制高，位置控制精度高(视编码器精度而定) ，额定工作区域，可实现恒转矩，低惯性，低噪声，无刷磨损，免维护(适用于无尘、爆炸环境)。
       缺点: 控制比较复杂，传动参数需要调整 pid 参数，以确定需要更多线路。
       直流伺服电机是有刷和无刷电机。
       该电刷电机具有成本低、结构简单、起动转矩大、调速范围宽、易于控制和维护等优点，但对维护（更换碳刷）、电磁干扰和使用环境有要求。一般用于对成本敏感的一般工业和民用场合。
       无刷电机具有体积小、重量轻、输出高、响应快、速度快、惯性小、转矩稳定、转动平稳、控制复杂、智能化、电子换向方式灵活，可方波或正弦波换向，电机免维护，效率高、节能，电磁辐射小、温升低、寿命长，适用于各种环境。
       交流伺服电动机是无刷电动机，被划分成同步和异步电机，运动控制电流同步电动机通常使用的，大的功率范围内，功率能做大，大的惯性时，*大速度为低时，与所述功率和速度增加均匀下降，适用于低速平稳运行的场合。
       内转子是永磁伺服电动机，U / V / W三相形成供电电磁场的驱动控制，该磁场在电动机的转子旋转的作用下，而内置的反馈编码器信号，以驱动程序，和所述反馈值的目标值，从而调整转子的旋转角度，精度取决于伺服电机编码器（行号）的准确性。
       Q： 交流伺服电机和无刷直流伺服电机的性能有什么区别？
       A： 交流伺服电机采用正弦波控制，转矩脉动小，无刷直流伺服电机采用梯形波控制，性能较好。但无刷直流伺服控制的实现简单、成本低廉。
       永磁交流伺服驱动技术的飞速发展，使直流伺服系统面临被淘汰[/p][p=30,2，左]的危机.20世纪80年代以来，随着集成电路，电力电子技术和交流变速驱动技术的发展，永磁交流伺服驱动技术取得了突出的发展..交流伺服系统已成为现代高性能伺服系统的主要发展方向，使直流伺服系统面临被淘汰的危机。
       交流伺服电机采用永磁直流伺服电机相比，其主要优点是：
       （1） 无刷换向器，运行更可靠，免维护。
       (2)大大降低了定子绕组产生的热量。
       （3）惯性小，系统快速响应良好。
       良好（4）高速，高扭矩的工作状态。
       （5） 体积小，重量轻，功率相同。
       伺服电机原理
       交流伺服电机的定子结构与电容分相单相异步电机的结构基本相似。 定子上装有两个位置差为90的绕组，一个是始终连接到交流电压 uf 的励磁绕组 rf，另一个是连接到控制信号电压 uc 的控制绕组 l。 所以交流伺服电机又称为双伺服电机。
       交流伺服电机的转子通常做成鼠笼式，但为了使伺服电机具有宽的转速范围、线性机械特性、无“自旋”现象和快速响应性能，与普通电机相比应具有转子阻力大、转动惯量小的特点。
       目前，广泛使用的转子结构有两种：一种是采用高阻导电材料制成的鼠笼式转子，其细长是为了减小转子的转动惯量；另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子，其壁厚只有0.2-0.3mm，转动惯量小，因此，它具有响应快、运行稳定等优点，得到了广泛的应用。
       当交流伺服电机没有控制电压时，定子中只有励磁绕组产生的脉动磁场，转子是静止的。当有控制电压时，定子产生旋转磁场。转子沿着旋转磁场的方向旋转。当负载恒定时，电机的转速随控制电压的大小而变化。当控制电压的相位相反时，伺服电机将反转。
       虽然交流伺服电动机的工作原理与单相异步电机电容器相似，但前者的转子电阻远大于后者:
       1.起动转矩大：由于转子阻力大，转矩特性（机械特性）更接近线性，具有较大的起动转矩..因此，当定子有控制电压时，转子立即旋转，即具有起动快，灵敏度高的特点..
       2.宽工作范围：运行平稳，噪音低。
       三。不旋转：只要伺服电机在运行中失去控制电压，电机将立即停止运行。
       精密传动微特电机
       “精密驱动微电机”在系统中快速准确地执行频繁变化的指令，驱动伺服机构完成所需的工作指令，大都能满足以下要求:
       1.能频繁启动，停车，制动，倒车和低速运行，具有较高的机械强度，较高的耐热性和较高的绝缘性..
       2.良好的快速响应能力，扭矩大，转动惯量，时间常数小。
       三。采用驱动器和控制器（如伺服电机和步进电机），控制性能良好。
       4. 高可靠性，高精度。
       精密传动微型电机的种类、结构和性能比较如下：
       交流伺服电机
       （1）两相鼠笼式电动机（细长式转子，线性近似，体积和激励电流的机械性能是小的，低功率的伺服，低速运转不平滑）。
       （2）无磁杯转子两相交流伺服电机（空心杯转子，近似线性机械特性，大体积和励磁电流，小功率伺服，低速平稳运行）。
       （3）铁磁性杯式转子两相交流伺服电机（铁磁性杯式转子，机械特性几乎是线性的，转子转动惯量大，槽效小，运转平稳）。
       （4）同步永磁交流伺服电机（带永磁同步电机的同轴机组，测速机和位置检测元件，定子为3相或2相，磁性材料转子，必须配有驱动器；调速范围广，机械特性由恒转矩区和恒功率区组成，可连续关断，快速对应性能好，输出功率大，转矩波动小；方波驱动和正弦波驱动，控制性能好。机电一体化产品）。
       （5）一个异步三相交流伺服电机（类似于转子鼠笼式感应电动机，必须配备驱动，矢量控制，以扩大恒功率速度，多速控制系统的用于主轴的范围内）。
       直流伺服电机
       （1）具有印刷绕组的直流伺服电机（盘形转子和盘形定子）与柱状磁钢轴向粘接，转子转动惯量小，无齿槽效应，无饱和效应，输出转矩大。
       (2)绕线式直流伺服电机(盘式转子，定子轴向键合圆柱形磁铁，转子惯量小，控制性能优于其他直流伺服电机，效率高，输出转矩大)。
       （3）杯式电枢永磁直流电机（空心杯转子，转动惯量小，适合增量运动伺服系统）。
       （4）所述无刷DC伺服电动机（多相绕组作为定子，一个永久磁铁转子具有转子位置传感器，无火花，长寿命，低噪声）。
       力矩电机
       （1） 直流力矩电动机（结构扁平、极数、槽数、换向器数、串线数；输出转矩大，低速或堵转连续运行，机械性能和调节性能好，机电时间常数小）。
       (2)无刷直流力矩电动机(结构类似于无刷直流伺服电动机，但扁平化，串联导体数量多，输出力矩大，机械调节性能好，寿命长，无火花，噪声低)。
       (3)笼型交流力矩电动机(笼型转子，扁平结构，多极数槽，起动力矩大，机电时间常数小，长期闭锁运行，软机械特性)。
       （4）实心转子交流转矩电机（铁磁材料实心转子，结构扁平，槽位多，长期关断，运行平稳，力学性能柔软）。
       步进电机
       （1）反应的步进马达（定子和转子由层叠硅钢，在转子铁心没有绕组，具有控制绕组在定子;步骤角小，频率越高运行起来，所述下部台阶的角度精度没有自行-locking扭矩）。
       （2） 永磁式步进电动机（永磁转子，径向磁化极性；步距角大，起动和运行频率低，保持转矩小，比反应式功耗低，但必须提供正负脉冲电流）。
       (3)混合式步进电动机(永磁体转子，轴向磁化极性，步进角精度高，转矩保持力，低输入电流，无功和永磁体)。
       开关磁阻电动机（定子和转子均由硅钢片制成，均为凸形，与接近极数的大步步无功步进电动机结构相似，具有转子位置传感器，转矩方向与电流方向无关，转速范围小，噪声大，机械特性由三部分组成：恒转矩区、恒功率区和串联励磁特性区）。
       线性电动机（结构简单，导轨等可被用作用于直线往复运动的二次导体;良好的伺服性能高速，高功率因数和效率，优异的恒定速度运行性能）。