伺服電機(jī)是什么？
伺服電動(dòng)機(jī)(servomotor)是伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械部件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，它是輔助電動(dòng)機(jī)的間接調(diào)速裝置。
伺服電機(jī)。
伺服電機(jī)。
該伺服電機(jī)能實(shí)現(xiàn)速度、位置的精確控制，能把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，從而驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速由輸入信號(hào)控制，并能迅速響應(yīng)，用作執(zhí)行元件，并且具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小，線性度高，起始電壓低等特點(diǎn)，可將接收到的電磁波信號(hào)轉(zhuǎn)換為電機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分直流電機(jī)和交流伺服電機(jī)兩大類，其主要特點(diǎn)是在信號(hào)電壓為零時(shí)無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩的增大而減小。
隨動(dòng)電機(jī)工作原理。
主要依靠脈沖進(jìn)行伺服定位，基本上可以這樣理解，伺服電機(jī)收到一個(gè)脈沖，將會(huì)旋轉(zhuǎn)一個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的角，從而實(shí)現(xiàn)位移。
由于伺服電機(jī)本身具有發(fā)射脈沖的功能，因此伺服電機(jī)每轉(zhuǎn)一角，就發(fā)出相應(yīng)數(shù)目的脈沖，這樣，與伺服電機(jī)接收的脈沖或形成呼應(yīng)，或稱為閉環(huán)，這樣，系統(tǒng)就知道發(fā)送多少脈沖給伺服電機(jī)，同時(shí)又接收多少脈沖回電，因此，能非常精確地控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到精確定位，可達(dá)0.001mm。
交流伺服式電機(jī)。
交流伺服電動(dòng)機(jī)定子的結(jié)構(gòu)基本類似于電容式單相異步電動(dòng)機(jī).定子上有兩個(gè)位置互差90°的繞組，一個(gè)是勵(lì)磁繞組Rf，它總是接在交流電壓Uf上；另一個(gè)是控制繞組L，連接控制信號(hào)電壓Uc。因此，交流伺服電機(jī)也稱為雙伺服電機(jī)。雖然交流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子一般都做成鼠籠型，但是為了使伺服電動(dòng)機(jī)具有較寬的調(diào)速范圍，線性的機(jī)械特性，不會(huì)出現(xiàn)“旋轉(zhuǎn)”現(xiàn)象，性能也比較快，所以它應(yīng)該具有電阻大、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小的特點(diǎn)?，F(xiàn)在使用較多的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有兩種形式：
二是用高電阻率導(dǎo)電材料制成的鼠籠轉(zhuǎn)子，其杯壁薄，僅0.2~0.3mm，為減小磁阻，可作細(xì)長(zhǎng)轉(zhuǎn)子；三是用鋁合金制成的空心杯形轉(zhuǎn)子，杯壁薄，僅0.2~0.3mm，為減小磁阻，可作細(xì)轉(zhuǎn)子，為空心杯形轉(zhuǎn)子中的固定內(nèi)定子。
在無(wú)控制電壓下，交流伺服電機(jī)定子中只有勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的脈動(dòng)磁場(chǎng)，而轉(zhuǎn)子是靜止的。在有控制電壓時(shí)，定子內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子沿著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，在負(fù)載恒定的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)隨著控制電壓的變化而變化，當(dāng)控制電壓的相位發(fā)生變化時(shí)，伺服電機(jī)就會(huì)倒轉(zhuǎn)。盡管交流伺服電機(jī)的工作原理與分相式單相異步電機(jī)相似，但前者轉(zhuǎn)子電阻較后者大，因此伺服電機(jī)與單相異步電機(jī)相比，具有三個(gè)顯著特點(diǎn)：
起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大由于轉(zhuǎn)子電阻大，其轉(zhuǎn)矩特性曲線如圖3中曲線1所示，與一般異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性曲線2相比，具有明顯的差別。該方法可以使臨界轉(zhuǎn)差率S0>1，既使轉(zhuǎn)矩特性(機(jī)械特性)更接近線性，又使啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩更大。所以當(dāng)定子一有控制電壓時(shí)，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動(dòng)，即啟動(dòng)快，靈敏度高。
二是運(yùn)轉(zhuǎn)范圍大；
無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象伺服電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，只要失去控制電壓，電動(dòng)機(jī)即立即停止運(yùn)行。伺服電機(jī)在失去控制電壓后，仍處于單相運(yùn)行狀態(tài)，由于轉(zhuǎn)子電阻較大，在定子中兩個(gè)相反方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子作用產(chǎn)生的兩個(gè)轉(zhuǎn)矩特性(T1-S1,T2-S2曲線)和綜合轉(zhuǎn)矩特性(T-S曲線)的交流伺服電機(jī)輸出功率一般在0.1W至100W之間。供電頻率為50Hz時(shí)，電壓可達(dá)36V,110V,220V,380V；供電頻率為400Hz時(shí)，電壓可達(dá)20V,26V,36V,115V等。電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，交流伺服電機(jī)噪聲小。但是，控制特性是非線性的，而且由于轉(zhuǎn)子電阻大，損耗大，效率低，所以與同容量直流伺服電動(dòng)機(jī)相比，體積大，重量重，僅適用于0.5~100W的小功率控制系統(tǒng)。
直流伺服式電機(jī)。
交流伺服電動(dòng)機(jī)分為有刷電動(dòng)機(jī)和無(wú)刷電動(dòng)機(jī)。具有刷電機(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、維護(hù)維護(hù)方便(換碳刷)、電磁干擾小、環(huán)保要求高。因而可應(yīng)用于價(jià)格敏感的一般工業(yè)及民用場(chǎng)合。無(wú)刷電機(jī)體積小、重量輕、出力大、響應(yīng)快、速度高、慣性小、轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)、力矩穩(wěn)定。它的控制復(fù)雜，易于智能實(shí)現(xiàn)，電子換向方式靈活，可進(jìn)行方波換向或正弦波換向。電動(dòng)機(jī)免維護(hù)，工作效率高，工作溫度低，電磁輻射小，壽命長(zhǎng)，適用于各種環(huán)境。
交流伺服電動(dòng)機(jī)，分為同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)，目前運(yùn)動(dòng)控制中普遍采用同步電動(dòng)機(jī)，其功率范圍大，能達(dá)到很大的功率輸出。大慣性矩，最大轉(zhuǎn)動(dòng)速度小，隨功率的增加而迅速減小。因此，適合于作低轉(zhuǎn)速的應(yīng)用。
三是伺服電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，由驅(qū)動(dòng)器控制U/V/W三相電構(gòu)成電磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)由電動(dòng)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)回饋值與目標(biāo)值比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)角度。伺服電機(jī)的精度取決于編碼器(線數(shù))的精度。
隨著工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，對(duì)自動(dòng)化軟硬件設(shè)備的需求也在不斷增加，其中國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)一直保持穩(wěn)定增長(zhǎng)，我國(guó)已成為全球需求最大的市場(chǎng)。同時(shí)，直接帶動(dòng)了伺服系統(tǒng)市場(chǎng)需求。日弘忠信供應(yīng)的松下伺服電機(jī)系統(tǒng)將伺服控制技術(shù)完美地融入到集成式電機(jī)中，具有高精度、高穩(wěn)定性和高速性。當(dāng)前工業(yè)機(jī)器人普遍采用高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、大轉(zhuǎn)矩和低慣量的交、直流伺服電機(jī)。其它如交流伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等也可根據(jù)不同的應(yīng)用要求應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人。