1、什么是伺服電機(jī) ?伺服電機(jī) :是在伺服系統(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。伺服電機(jī)是可以連續(xù)旋轉(zhuǎn)的電 -機(jī)械轉(zhuǎn)換器。作為液壓閥控制器的伺服電 機(jī) ,屬于功率很小的微特電機(jī) ,以永磁式直流伺服電機(jī)和并激式直流伺服電機(jī)最為常 用。伺服電機(jī)的作用 :伺服電機(jī)可使控制速度 ,位置精度非常準(zhǔn)確。伺服電機(jī)的分類 :直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)。直流伺服電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速與輸入電壓成正比 ,并能實(shí)現(xiàn)正反向速度控制。具有 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大 ,調(diào)速范圍寬 ,機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性的線性度好 ,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(xiàn)的無(wú)刷直流伺服電機(jī)避免了 電刷摩

2、擦和換向干擾 ,因此靈敏度高 ,死區(qū)小 ,噪聲低 ,壽命長(zhǎng) ,對(duì)周圍電子設(shè)備干擾 小。直流伺服電機(jī)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(jī) 電時(shí)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(jī)（如空心杯轉(zhuǎn)子型、印刷繞組型、無(wú)槽型的時(shí)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(jī)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(jī) （即低速直流伺服電機(jī)可在幾十轉(zhuǎn) /分的低速下 ,甚至在長(zhǎng)期堵轉(zhuǎn)的條件下工作 ,故 可直接驅(qū)動(dòng)被控件而不需減速直流伺服電機(jī)分為有刷和無(wú)刷電機(jī)

3、。有刷電機(jī)成本低 ,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ,啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大 ,調(diào)速范圍寬 ,控制容易,需要維護(hù) ,但維護(hù) 方便（換碳刷,產(chǎn)生電磁干擾 ,對(duì)環(huán)境有要求。因此它可以用于對(duì)成本敏感的普通工業(yè) 和民用場(chǎng)合。無(wú)刷電機(jī)體積小 ,重量輕,出力大,響應(yīng)快,速度高,慣量小,轉(zhuǎn)動(dòng)平滑 ,力矩穩(wěn)定?？?制復(fù)雜 ,容易實(shí)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(jī)免 維護(hù),效率很高,運(yùn)行溫度低 ,電磁輻射很小 ,長(zhǎng)壽命,可用于各種環(huán)境。交流伺服電機(jī)也是無(wú)刷電機(jī) ,分為同步和異步電機(jī) ,目前運(yùn)動(dòng)控制中一般都用同 步電機(jī) ,它的功率范圍大 ,可以做到很大的功率。大慣量 ,最高轉(zhuǎn)動(dòng)速度低 ,且隨著功率 增大而快速降低。

4、因而適合做低速平穩(wěn)運(yùn)行的應(yīng)用。交流伺服電機(jī)的工作原理伺服電機(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)。交流伺服電機(jī)和無(wú)刷直流伺服電機(jī)在功能上有什么區(qū)別 ?交流伺服要好一些 ,因?yàn)槭钦也刂?,轉(zhuǎn)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(jī)20世紀(jì) 80年代以來(lái) ,隨著集成電路、電力電子技術(shù)和交流可變速驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā) 展 ,永磁交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)有了突出的發(fā)展 ,各國(guó)著名

5、電氣廠商相繼推出各自的交流 伺服電動(dòng)機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)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(lái)的直流伺服面臨被淘汰的危機(jī)。 90年代以后 , 世界各國(guó)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(dòng)機(jī)伺服驅(qū) 動(dòng)。交流伺服驅(qū)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(jī)同直流伺 服電動(dòng)機(jī)比較 ,主要優(yōu)點(diǎn)有 :無(wú)電刷和換向器 ,因此工作可靠 ,對(duì)維護(hù)和保養(yǎng)要求低。定子繞組散熱比較方便。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)。同功率下有較小的體積和重量。步進(jìn)電機(jī)和交流伺服電機(jī)性能比較步進(jìn)電機(jī)和交流伺服電機(jī)性能比較步進(jìn)電機(jī)是一種離

6、散運(yùn)動(dòng)的裝置 ,它和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在 目前國(guó)內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中 ,步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系 統(tǒng)的出現(xiàn) ,交流伺服電機(jī)也越來(lái)越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控制 的發(fā)展趨勢(shì) ,運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中大多采用步進(jìn)電機(jī)或全數(shù)字式交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行 電動(dòng)機(jī)。雖然兩者在控制方式上相似 (脈沖串和方向信號(hào) ,但在使用性能和應(yīng)用場(chǎng)合 上存在著較大的差異。現(xiàn)就二者的使用性能作一比較。一、控制精度不同兩相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為 3.6 °、1.8 °,五相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般 為 0.72 、°0.36 °。也有一些高性能

7、的步進(jìn)電機(jī)步距角更小。如四通公司生產(chǎn)的一種 用于慢走絲機(jī)床的步進(jìn)電機(jī) ,其步距角為 0.09 °德國(guó)百格拉公司 (BERGER LAHR 生 產(chǎn)的三相混合式步進(jìn)電機(jī)其步距角可通過(guò)撥碼開關(guān)設(shè)置為 1.8 °、0.9 °、0.72 °、 0.36 °、0.18 °、0.09 °、0.072 、°0.036 °,兼容了兩相和五相混合式步進(jìn)電機(jī)的步距角。交流伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以松下全數(shù)字式交 流伺服電機(jī)為例 ,對(duì)于帶標(biāo)準(zhǔn) 2500 線編碼器的電機(jī)而言 ,由于驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部采用了四倍 頻技

8、術(shù),其脈沖當(dāng)量為 360°/10000=0.036 °。對(duì)于帶 17位編碼器的電機(jī)而言 ,驅(qū)動(dòng)器 每接收 217=131072個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈 ,即其脈沖當(dāng)量為 360°/131072=9.89 秒。是步 距角為 1.8 °的步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量的 1/655。、低頻特性不同步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象。振動(dòng)頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動(dòng)器性能有 關(guān),一般認(rèn)為振動(dòng)頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半。這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所 決定的低頻振動(dòng)現(xiàn)象對(duì)于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時(shí),一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來(lái)克服低頻振動(dòng)現(xiàn)象 ,比如在電機(jī)上加阻尼器 ,或驅(qū)動(dòng)器

9、上采用細(xì) 分技術(shù)等。交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn) ,即使在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。交流伺服系 統(tǒng)具有共振抑制功能 ,可涵蓋機(jī)械的剛性不足 ,并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能 (FFT, 可檢測(cè)出機(jī)械的共振點(diǎn) ,便于系統(tǒng)調(diào)整。三、矩頻特性不同步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降 ,且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇下降 , 所以其最 高工作轉(zhuǎn)速一般在 300600RPM。交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出 ,即在其額定轉(zhuǎn)速 (一 般為 2000RPM或 3000RPM以內(nèi),都能輸出額定轉(zhuǎn)矩 ,在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸 出。四、過(guò)載能力不同步進(jìn)電機(jī)一般不具有過(guò)載能力。交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過(guò)載能力。以松下交 流伺服系統(tǒng)為例 ,它

10、具有速度過(guò)載和轉(zhuǎn)矩過(guò)載能力。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的三倍 , 可用于克服慣性負(fù)載在啟動(dòng)瞬間的慣性力矩。步進(jìn)電機(jī)因?yàn)闆]有這種過(guò)載能力,在選型時(shí)為了克服這種慣性力矩 ,往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī) ,而機(jī)器在正常工作期 間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩 ,便出現(xiàn)了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)象。五、運(yùn)行性能不同步進(jìn)電機(jī)的控制為開環(huán)控制 ,啟動(dòng)頻率過(guò)高或負(fù)載過(guò)大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn) 象 ,停止時(shí)轉(zhuǎn)速過(guò)高易出現(xiàn)過(guò)沖的現(xiàn)象 ,所以為保證其控制精度 ,應(yīng)處理好升、降速問(wèn) 題。交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為閉環(huán)控制 ,驅(qū)動(dòng)器可直接對(duì)電機(jī)編碼器反饋信號(hào)進(jìn)行采樣 , 內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán) ,一般不會(huì)出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過(guò)沖的現(xiàn)象 ,控制性能更 為可靠

11、。六、速度響應(yīng)性能不同步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速 （一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)需要 200400毫秒。交 流伺服系統(tǒng)的加速性能較好 ,以松下 MSMA 400W 交流伺服電機(jī)為例 ,從靜止加速到 其額定轉(zhuǎn)速 3000RPM僅需幾毫秒 ,可用于要求快速啟停的控制場(chǎng)合。綜上所述 ,交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)。但在一些要求不高 的場(chǎng)合也經(jīng)常用步進(jìn)電機(jī)來(lái)做執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。所以 ,在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中要綜合 考慮控制要求、成本等多方面的因素 ,選用適當(dāng)?shù)目刂齐姍C(jī)。交流伺服電機(jī)原理交流伺服電動(dòng)機(jī)定子的構(gòu)造基本上與電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)相似,其定子上裝有兩個(gè)位置互差 90°的繞組 ,一個(gè)是

12、勵(lì)磁繞組 Rf, 它始終接在交流電壓 Uf 上 ;另 一個(gè)是控制繞組 L,聯(lián)接控制信號(hào)電壓 Uc。所以交流伺服電動(dòng)機(jī)又稱兩個(gè)伺服電動(dòng) 機(jī)。交流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子通常做成鼠籠式 ,但為了使伺服電動(dòng)機(jī)具有較寬的調(diào)速 范圍、線性的機(jī)械特性 ,無(wú)“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象和快速響應(yīng)的性能 ,它與普通電動(dòng)機(jī)相比 ,應(yīng)具 有轉(zhuǎn)子電阻大和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小這兩個(gè)特點(diǎn)。目前應(yīng)用較多的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有兩種形式:一種是采用高電阻率的導(dǎo)電材料做成的高電阻率導(dǎo)條的鼠籠轉(zhuǎn)子,為了減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,轉(zhuǎn)子做得細(xì)長(zhǎng) ;另一種是采用鋁合金制成的空心杯形轉(zhuǎn)子 ,杯壁很薄,僅 0.2- 0.3mm,為了減小磁路的磁阻 ,要在空心杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)放置固定的內(nèi)定子 ,

13、空心杯形轉(zhuǎn)子 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小 ,反應(yīng)迅速,而且運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn) ,因此被廣泛采用。交流伺服電動(dòng)機(jī)在沒有控制電壓時(shí) ,定子內(nèi)只有勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的脈動(dòng)磁場(chǎng) ,轉(zhuǎn)子 靜止不動(dòng)。當(dāng)有控制電壓時(shí) ,定子內(nèi)便產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) ,轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向旋 轉(zhuǎn) ,在負(fù)載恒定的情況下 ,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨控制電壓的大小而變化 ,當(dāng)控制電壓的相位 相反時(shí) ,伺服電動(dòng)機(jī)將反轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)選型參考在購(gòu)置電動(dòng)機(jī)時(shí)怎樣選型 ,如何來(lái)選則 !下面我就這方面涉及的問(wèn)題作出以下的介紹 ,希望對(duì)您有所幫助 !首先 ,就是電機(jī)結(jié)構(gòu)形式的選擇 :我們主要是根據(jù)使用環(huán)境來(lái)選擇電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)形式 :1. 在正常環(huán)境條件下 ,一般采用防護(hù)式電動(dòng)機(jī) ;在粉塵較多的

14、工作場(chǎng)所 ,采用封閉 式電動(dòng)機(jī) ;2. 在濕熱帶地區(qū)或比較潮濕的場(chǎng)所 ,盡量采用濕熱帶型電動(dòng)機(jī) ;3. 在露天場(chǎng)所使用 ,采用戶外型電動(dòng)機(jī) ,若有防護(hù)措施 ,也可采用封閉式或防護(hù)式 電動(dòng)機(jī) ;4. 在高溫工作場(chǎng)所 ,應(yīng)根據(jù)環(huán)境溫度 ,選用相應(yīng)絕緣等級(jí)的電動(dòng)機(jī) ,并加強(qiáng)通風(fēng)改 善電動(dòng)機(jī)工作條件 ;5. 在有爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所 ,必須選用防爆型電動(dòng)機(jī) ;6. 在有腐蝕氣體的場(chǎng)所 ,應(yīng)選用防腐式電動(dòng)機(jī) .其次 ,是對(duì)電動(dòng)機(jī)類型的選擇 :不需要調(diào)速的機(jī)械裝置應(yīng)優(yōu)先選用籠型異步電動(dòng)機(jī) ;對(duì)于負(fù)載周期性波動(dòng)的長(zhǎng)期工作機(jī)械 ,宜用繞線型異步電動(dòng)機(jī) ;需要補(bǔ)償電網(wǎng)功率因數(shù)及獲得穩(wěn)定的工作速度時(shí) ,優(yōu)先選用同步電動(dòng)機(jī)

15、 ;只需要幾種速度 ,但不要求調(diào)速時(shí) ,選用多速異步電動(dòng)機(jī) ,采用轉(zhuǎn)換開關(guān)等來(lái)切換 你所需要的工作速度 ;需要大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和恒功率調(diào)速的機(jī)械 ,宜選用直流電動(dòng)機(jī) ;起制動(dòng)和調(diào)速要求較高的機(jī)械 ,可選用直流電動(dòng)機(jī)或帶調(diào)速裝置的交流電動(dòng)機(jī)需要自動(dòng)伺服控制的情況下 ,需要選擇伺服電機(jī)。再其次 ,我們來(lái)看看電機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 :電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)符合機(jī)械傳動(dòng)的要求。在市電標(biāo)準(zhǔn)頻率 (50HZ 作用下 ,由于磁極 對(duì)數(shù)不同 ,異步電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速有 3000r/min,500 r/min,1000r/min,750/r/min,600r/min 等幾種 .由于存在轉(zhuǎn)差率 ,其實(shí)際轉(zhuǎn)速比同步轉(zhuǎn)速低 2-5%.因此 ,選擇電機(jī)轉(zhuǎn)速方法如下 :對(duì)于不需要調(diào)速的機(jī)械 ,一般選用與之轉(zhuǎn)速接近的電機(jī) ,這樣電機(jī)就可以方便地 與機(jī)械轉(zhuǎn)軸通過(guò)聯(lián)軸器直接連接 ;對(duì)于不需調(diào)速的低轉(zhuǎn)速的傳動(dòng) ,一般選用稍高轉(zhuǎn)速的電機(jī) ,通過(guò)減速機(jī)來(lái)傳動(dòng) ,但 電機(jī)轉(zhuǎn)速不應(yīng)過(guò)高 .一般,可優(yōu)先選用同步轉(zhuǎn)速 1500r/min 的電機(jī),因?yàn)樵谶@個(gè)轉(zhuǎn)速的 電機(jī)適應(yīng)性最好 ;您的機(jī)械裝置的輸出轉(zhuǎn)速比較低而電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速又很高那怎么辦 ?那您就要考慮使用帶減速器的電機(jī) (馬達(dá)或者和減速機(jī)配套使