伺服电机的分类及原理

发布时间：2023-09-20 20:10:58 来源：博亿堂娱乐官方网站

“伺服”一词源于希腊语“奴隶”的意思。“伺服电机”能够理解为绝对服从控制信号指挥的电机：在控制信

“伺服”一词源于希腊语“奴隶”的意思。“伺服电机”能够理解为绝对服从控制信号指挥的电机：在控制信号发出之前，转子静止不动;当控制信号发出时，转子立即转动;当控制信号消失时，转子能即时停转。

伺服电机是自动控制装置中被用作执行元件的微特电机，其功能是将电信号转换成转轴的角位移或角速度。伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。

交流伺服电机的基本构造与交流感应电动机(异步电机)相似。在定子上有两个相空间位移90°电角度的励磁绕组Wf和控制绕组WcoWf，接恒定交流电压，利用施加到Wc上的交流电压或相位的变化，达到控制电机运行的目的。交流伺服电机具有运行稳定、可控性好、响应快速、灵敏度较高以及机械特性和调节特性的非线性度指标严格(要求分别小于10%～15%和小于15%～25%)等特点。

优点：速度控制精确，转矩速度特性很硬，控制原理简单，使用起来更便捷，价格便宜。

直流伺服电机基本构造与一般直流电动机相似。电机转速n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j，式中E为电枢反电动势，K为常数，j为每极磁通，Ua、Ia为电枢电压和电枢电流，Ra为电枢电阻，改变Ua或改变φ，均可控制直流伺服电动机的转速，但一般都会采用控制电枢电压的方法，在永磁式直流伺服电动机中，励磁绕组被永久磁铁所取代，磁通φ恒定。**直流伺服电动机拥有非常良好的线性调节特性及快速的时间响应。

优点：速度控制特性良好，在整个速度区内可实现平滑控制，几乎无振荡，90%以上的高效率，发热少，高速控制，高精确度位置控制(取决于编码器精度)，额定运行区域内，可实现恒力矩，惯量低，低噪音，无电刷磨损，免维护(适用于无尘、易爆环境)。

缺点：控制较复杂，驱动器参数需要现场调整PID参数确定，需要更加多的连线。

有刷电机成本低，结构相对比较简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，要维护，但维护方便(换碳刷)，产生电磁干扰，对使用环境有要求，通常用于对成本敏感的普通工业和民用场合。

无刷电机体积小重量轻，出力大响应快，速度高惯量小，力矩稳定转动平滑，控制复杂，智能化，电子换相方式灵活，可以方波或正弦波换相，电机免维护，高效率节约能源，电磁辐射小，温升低寿命长，适用于各种环境。

交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中一般都用同步电机，其功率范围大，功率能做到很大，大惯量，最高转速低，转速随功率增大而匀速下降，适用于低速平稳运行场合

伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器将反馈信号传给驱动器，对反馈值与目标值作比较，从而调整转子转动的角度，伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)。

交流伺服电机的性能要好一些，因为交流伺服是正弦波控制，转矩脉动小;而无刷直流伺服是梯形波控制。但无刷直流伺服实现控制最简单，便宜。

永磁交流伺服驱动技术的迅猛发展使直流伺服系统面临被淘汰的危机[/p][p=30，2，left]20世纪80年代以来，随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术的发展，永磁交流伺服驱动技术有了突出的发展，各国著名电气厂商相继不断推出新的交流伺服电机和伺服驱动器系列新产品。交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发展趋势，使直流伺服系统面临被淘汰的危机。

交流伺服电动机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似。其定子上装有两个位置互差90°的绕组，一个是励磁绕组Rf，它始终接在交流电压Uf上;另一个是控制绕组L，联接控制信号电压Uc。所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。

交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式，但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性，无“自转”现象和快速响应的性能，它与普通电动机相比，应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。目前应用较多的转子结构有两种形式：一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子，为了减小转子的转动惯量，转子做得细长;另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子，杯壁仅0.2-0.3mm，空心杯形转子的转动惯量很小，反应迅速，而且运转平稳，因此被广泛采用。

交流伺服电动机在没有控制电压时，定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场，转子静止不动。当有控制电压时，定子内便产生一个旋转磁场，转子沿旋转磁场的方向旋转，在负载恒定的情况下，电动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，伺服电动机将反转。

交流伺服电动机的工作原理与电容运转式单相异步电动机虽然相似，但前者的转子电阻比后者大得多，所以伺服电动机与电容运转式异步电动机相比，有两个显著特点：

1. 起动转矩大：由于转子电阻大，使转矩特性(机械特性)更接近于线性，而且具有较大的起动转矩。因此，当定子一有控制电压，转子立即转动，即具有起动快、灵敏度较高的特点。

2. 运行范围宽：运行平稳、噪音小。[/p][p=30，2，left]3、无自转现象：运转中的伺服电动机，只要失去控制电压，电机立马停止运转。

电路功能与优势图1所示电路是一个完整的模拟前端，它利用一个16位差分输入PulSARADC对±10V工业级信号进行数字转换。该电路仅利用两个模拟器件，来提供一路具有高共模抑制(CMR)性能的高阻抗仪表放大器输入、电平转换、衰减和差分转换功能。由于具有高集成度，该电路可节省印刷电路板空间，为常见的工业应用提供高性价比解决方案。在过程控制和工业自动化系统中，典型的信号电平最高可达±10V。而来自热电偶和称重传感器等传感器的信号输入则较小，因此常常会遇到大共模电压摆幅，这就需要灵活的模拟输入，它能以高共模抑制性能处理大小差分信号，同时具有高阻抗输入。图1.适合工业过程控制应用的高性能模拟前端（原理示意图：所有连接和去耦均未显示

调理 /

伺服电机驱动器的正确使用除按用户手册正确设置参数外，还应结合使用现场和负载情况，灵活操作。同样，维修伺服电机系统除采用同型号的部件进行替代外，也可以对原设备的功能、信号分析后，使用不相同型号部件进行替代。伺服电机驱动器的几个参数设置 1、位置比例增益设定位置环调节器的比例增益；设置值越大，增益越高，刚度越大，相同频率指令脉冲条件下，位置滞后量越小。但数值太大可能会引起振荡或超调；参数数值由具体的伺服系统型号和负载情况确定。 2、位置前馈增益设定位置环的前馈增益；设定值越大时，表示在任何频率的指令脉冲下，位置滞后量越小；位置环的前馈增益大，控制管理系统的高速响应特性提高，但会使系统的位置不稳定，易产生振荡；不需要很高的响应

驱动器的几个参数设置 /

据报道，亚特兰大Hobby推出了Vortex，这是一种先进的，高度可定制的六轴飞行器平台，能够长时间飞行。Vortex通过与MN Aerospace的创新合作伙伴关系在美国设计和制造，采用了3轴稳定万向节和GoPro相机，使其成为理想的航拍拍摄平台，并提供独特的色彩定制系统。 Vortex Hexacopter平台——可定制照明Vortex是在航空航天级3D打印机上生产的，因此能使用飞行准备好的机身，它比传统机身更轻但强度更高。Vortex采用久经考验，功能强大且高效的DJI E600系列推进系统。这使得Vortex飞行维持的时间超过25分钟，有效载荷显着长于其他生产六角形。每个部件都能够使用多种不同的颜色构造，以提供多种设计选项

随着现代电机技术、现代电力电子技术、微电子技术、永磁材料技术、交流可调速技术及控制技术等支撑技术的加快速度进行发展，使得永磁交流伺服技术有着长足的发展。永磁交流伺服系统的性能日渐提高，价格趋于合理，使得永磁交流伺服系统取代直流伺服系统尤其是在高精度、高性能要求的伺服驱动领域成了现代电伺服驱动系统的一个发展的新趋势。永磁交流伺服系统具有以下等优点：电动机无电刷和换向器，工作可靠，维护和保养简单；定子绕组散热快；惯量小，易提高系统的快速性；适应于高速大力矩工作状态；相同功率下，体积和重量较小，广泛的应用于机床、机械设备、搬运机构、印刷设备、装配机器人、加工机械、高速卷绕机、纺织机械等场合，满足了

PLC控制伺服到底要哪一些信号就能轻松实现定位控制了？下面给大家伙儿一起来分享两种控制： 1、如果我们用的是PLC脉冲输出方式的集电极开路这种方式控制伺服电机，那么我们一定要要有脉冲信号和方向信号这两个基本信号，其中脉冲信号只能由PLC的高速脉冲输出口发脉冲，方向信号可以是任意的信号，当然不全是，有些PLC的方向信号也是固定的端口。 2、如果我们用的是PLC脉冲输出方式的差分输出方式也就是我们通俗叫法的双脉冲控制方式，这一种控制方式需要两个脉冲，也就是正反转脉冲控制，两个信号都需要高速脉冲口发脉冲。以上基本的信号，除此之外还需要伺服的使能信号、伺服报警信号、伺服报警信复位信号。有这些基本的信号就能完成PLC定位控制伺服了。当然有

了？ /

摘要：随着电机运动控制技术的快速的提升，目前伺服电机系统的应用可谓无处不在。那伺服电机的下一步发展趋势又是什么呢？现代交流伺服系统，在经历了从模拟到数字化的转变后，其内部数字控制环已经无处不在，比如换相、电流、速度和位置控制等;其实现主要是通过新型功率半导体器件，像高性能DSP加FPGA、甚至伺服专用模块也不足为奇。且新的功率器件或模块每2～2.5年就会更新一次，新的软件算法也日新月异，国际厂商的伺服产品大概每5年亦会更新换代总而言之，产品生命周期越来越短，变化慢慢的变快。总结国内外伺服厂家的技术路线和产品路线，结合市场需求的变化，能够正常的看到以下一些伺服电机系统的最新发展的新趋势：高效率化

行业未来趋势 /

玻璃转子流量计大口径流量计由于较重，为避免管道弯曲，必要时可采取加固支承等措施。安装时还需避免转子流量计受过大的拉，压，扭等力。以免产生过大的外力而损坏锥管。依据使用中不同的工况，必要时应在转子流量计的上游安装过滤器，以防杂质玷污，卡塞转子流量计。若流体不稳定有脉动流，为保证转子流量计的良好测量可安装缓冲器，以消除脉动流。转子流量计在使用时，应先缓慢旋开流量计上游管道上的控制阀门，然后用调节阀调节流量，以免突然开启造成浮子急速上升击损锥管。为保证转子流量计在使用时的测量精新市场营销法则助推企业成长电子商务营销食品餐饮营销建筑房产营销消费品营销确度，被测流体的常用流量建议选择在转子流量计分度流量上限值的50%-70%为好。

转子引擎，是属于马自达的标志和情怀。一直以来，复苏转子引擎的呼声就没有停止过。而在今年早一点的时候，马自达也着实让广大转子迷激动了一把，虽然并没那么彻底。在今年的3月份，马自达官方宣布了转子引擎的回归，但是同时也带来了好消息和坏消息——好消息是，马自达内部工作的工程师说，转子引擎是正在研发当中，确定会回归；坏消息是，但是这个转子引擎并不是我们想要的那种。全新的转子引擎，并不是为了马自达RX-9打造的，而是只是作为一种“增程式”的引擎而存在，用在高效的电动系统之中。但即便如此，有消息总比没消息好。而且，不管以何种方式，只要转子能够回归，就说明广大转子迷们还是有盼头的。马自达的CEO丸本明也说，RX-8的继任者

引擎无限推迟，什么原因终止了情怀？ /

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