一、伺服電機(jī)原理

伺服電機(jī)(servomotor)是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)。伺服電機(jī)可以控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號(hào)控制，并能快速反應(yīng)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，可把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。

“伺服”一詞源于希臘語“奴隸”的意思，“伺服電機(jī)”可以理解為絕對(duì)服從控制信號(hào)指揮的電機(jī)：在控制信號(hào)發(fā)出之前，轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng)，當(dāng)控制信號(hào)發(fā)出時(shí)，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)控制信號(hào)消失時(shí)，轉(zhuǎn)子能即時(shí)停轉(zhuǎn)。因此伺服電機(jī)指的是隨時(shí)跟隨命令進(jìn)行動(dòng)作的一種電機(jī)，是以其工作性質(zhì)命名的。

伺服主要靠脈沖來定位，伺服電機(jī)接收到一個(gè)脈沖就會(huì)旋轉(zhuǎn)一個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的角度，從而實(shí)現(xiàn)位移。伺服本身帶有編碼器，具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，就會(huì)發(fā)出對(duì)應(yīng)數(shù)量的脈沖。等于是把電機(jī)旋轉(zhuǎn)的詳細(xì)信息反饋回去，形成閉環(huán)。這樣的話，系統(tǒng)就會(huì)知道發(fā)了多少脈沖給電機(jī)，同時(shí)又收了多少脈沖回來，這樣就能很精準(zhǔn)的控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)非常精準(zhǔn)的定位。

一、伺服電機(jī)分類

1、直流伺服

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單控制容易。但從實(shí)際運(yùn)行考慮，直流伺服電動(dòng)機(jī)引入了機(jī)械換向裝置，成本高，故障多，維護(hù)困難，經(jīng)常因碳刷產(chǎn)生的火花影響生產(chǎn)，會(huì)產(chǎn)生電磁干擾。而且碳刷需要維護(hù)更換。機(jī)械換向器的換向能力，也限制了電動(dòng)機(jī)的容量和速度。

交流伺服

分為永磁同步伺服電機(jī)和異步伺服電機(jī)。目前運(yùn)動(dòng)控制基本都用同步電機(jī)。

永磁同步伺服電機(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)）。特點(diǎn)如下：

1、控制速度非常快，從啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速只需幾毫秒；而相同情況下異步電機(jī)卻需要幾秒鐘。

2、啟動(dòng)扭矩大，可以帶動(dòng)大慣量的物體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。

3、功率密度大，相同功率范圍下相比異步電機(jī)可以把體積做得更小、重量做得更輕。

4、運(yùn)行效率高。

5、可支持低速長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。

6、斷電無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，可快速控制停止動(dòng)作。

7、控制和響應(yīng)性能比異步伺服電機(jī)高很多。

三、伺服電機(jī)選型

1、電機(jī)轉(zhuǎn)矩

電機(jī)轉(zhuǎn)矩，簡(jiǎn)單的說，就是轉(zhuǎn)動(dòng)的力量的大小。也就是電機(jī)可以發(fā)出多大的力，轉(zhuǎn)矩是一種力矩，力矩在物理中的定義是：

力矩=力×力臂

這里的力臂就可以看成電機(jī)所帶動(dòng)的物體的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑。如果電機(jī)轉(zhuǎn)矩太小，就帶不動(dòng)所要帶的物體，也就是感覺電機(jī)的“勁”不夠大。

假設(shè)我們是采用滾珠絲桿使工件做平行移動(dòng)：