伺服电动机与步进电动机
伺服电机通常用作步进电机的高性能替代产品。步进电机具有内置的输出步长，因此具有控制位置的固有能力。这通常使它们无需任何反馈编码器即可用作开环位置控制，因为它们的驱动信号 了旋转运动的步数，但是为此，控制器需要“知道”步进电机的位置开机。因此，在xxx次加电时，控制器将必须启动步进电机并将其旋转到已知位置，例如直到启动终端限位开关为止。在打开喷墨打印机时可以观察到这一点; 控制器会将喷墨打印机的托架向左和向右移动，以建立最终位置。无论通电时的初始位置如何，伺服电动机都将立即旋转至控制器指示的任何角度。

步进电机缺乏反馈会限制其性能，因为步进电机只能驱动负载能力范围内的负载，否则负载下的失步可能会导致定位错误，并且系统可能必须重新启动或重新校准。伺服电机的编码器和控制器是额外的成本，但相对于基本电机的容量，它们可以优化整个系统的性能（在速度、功率和精度方面均达到 ）。在大型系统中，强劲的电机占系统成本的比例越来越大，伺服电机具有优势。

近年来，闭环步进电机越来越流行。他们像伺服电机，但在他们的软件控制的一些差异，以获得平滑的运动。闭环步进电机的主要优点是其成本相对较低。也无需在闭环步进系统上调整PID控制器。

诸如激光切割机之类的许多应用可以提供两个范围，一个是步进电机的低价范围，另一个是使用伺服电机的高性能范围。



编码器
开发了xxx批以同步器为编码器的伺服电机。在第二次世界大战期间，这些系统在雷达和高射炮的开发方面已经完成了许多工作。

简单的伺服电机可以使用电阻式电位器作为其位置编码器。这些仅在最简单和 的水平上使用，并且与步进电机竞争激烈。它们在电位计轨道中遭受磨损和电噪声的困扰。尽管可以对其位置信号进行电微分以获得速度信号，但是可以利用这种速度信号的PID控制器通常需要更精确的编码器。

现代伺服电机使用旋转编码器，无论是xxx或增量。xxx编码器可以在上电时确定其位置，但更为复杂和昂贵。增量式编码器更简单，更便宜且工作速度更快。增量系统（如步进电机）通常将其固有的测量旋转间隔的能力与简单的零位传感器结合起来，以在启动时设置其位置。

有时使用带有单独的外部线性编码器的电机代替伺服电机。这些电动机+线性编码器系统避免了电动机和线性滑架之间传动系统的不准确性，但是由于它们不再是预先包装的出厂制造系统，因此其设计变得更加复杂。


马达
电动机的类型对于伺服电动机并不重要，可以使用不同的类型。由于其简单性和低成本，最简单的是使用有刷永磁直流电动机。小型工业伺服电动机通常是电子换向的无刷电动机。对于大型工业伺服电动机，通常使用交流感应电动机，通常使用变频驱动器来控制其速度。为了在紧凑的包装中实现出色的性能，使用了具有永磁场的无刷交流电动机，这是大型的无刷直流电动机。

伺服电机的驱动模块是标准的工业组件。他们的设计是电力电子技术的一个分支，通常基于三相MOSFET或IGBT H桥。这些标准模块接受单个方向和脉冲计数（旋转距离）作为输入。它们还可能包括超温监控，超扭矩和失速检测功能。由于编码器的类型，齿轮减速比和整个系统的动态特性是特定于应用的，因此将整个控制器作为现成的模块生产会更加困难，因此通常将其作为主控制器的一部分来实现。


控制
大多数现代伺服电机都是围绕同一制造商的专用控制器模块设计和提供的，也可以围绕微控制器开发控制器，以降低大批量应用的成本。



伺服电机介绍
伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速的装置。其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。
适用于机床、印刷设备、包装设备、纺织设备、激光加工设备、机器人、自动化生产线等对工艺精度、加工效率和工作可靠性等要求相对较高的设备


伺服电机使用范围
直流伺服电机可应用在是火花机、机械手、精确的机器等。可同时配置2500P/R高分析度的标准编码器及测速器，更能加配减速箱、令机械设备带来可靠的准确性及高扭力。 调速性好，单位重量和体积下，输出功率**高，大于交流电机，更远远超过步进电机。多级结构的力矩波动小。


伺服电机常识
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，是自动控制系统中的执行元件，它将接收到的电信号转换成角位移或角速度输出在电机轴上。“伺服电机”可以理解为绝对服从控制信号指令的电机:在控制信号发出之前，转子还在；当控制信号发出时，转子立即转动；当控制信号消失时，转子可以立即停止。

伺服电机的分类


伺服电机分为交流伺服和DC伺服。


交流伺服电机的基本结构类似于交流感应电机(异步电机)。在定子上，有两个相空间偏移90度的励磁绕组Wf和控制绕组WcoWf，它们以恒定的交流电压连接。通过使用施加在Wc上的交流电压或相位变化，可以控制电机。伺服电机交流具有运行稳定、可控性好、响应快、灵敏度高的特点，机械特性和调节特性的非线性指标严格(分别小于10% ~ 15%和小于15% ~ 25%)。


DC 伺服电机的优缺点


优点:速度控制准确，转矩转速特性硬，控制原理简单，使用方便，价格低廉。


缺点:电刷换向、限速、附加电阻、磨损颗粒(不适合无尘易爆环境)。


伺服电机 DC电机的基本结构与普通DC电机相似。电机转速n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j，其中E为电枢反电动势，K为常数，J为每极磁通量，Ua和Ia为电枢电压和电枢电流，Ra为电枢电阻。改变Ua或φ可以控制DC伺服电机的速度。然而，在永磁DC伺服电机中，励磁绕组被永磁体取代。DC伺服电机具有良好的线性调节特性和快速的时间响应。


AC 伺服电机的优缺点


优点:调速特性好，全转速范围内控制平稳，几乎无振荡，90%以上效率高，发热少，高速控制，高精度位置控制(取决于编码器精度)，恒转矩，低惯性，低噪音，额定工作范围内无电刷磨损，免维护(适用于无尘、易爆环境)。


缺点:控制复杂，需要现场调整驱动参数来确定PID参数，需要更多的连接。


DC 伺服电机可分为有刷电机和无刷电机。


无刷电机具有成本低、结构简单、起动转矩大、调速范围宽、易于控制和维护等优点，但容易维护(更换碳刷)，产生电磁干扰，需要使用环境。通常用于成本敏感的普通工业和民用场合。


无刷电机具有体积小、重量轻、输出大、响应快、转速高、惯性小、转矩旋转平稳平稳、控制复杂智能、电子换向方式灵活、方波或正弦波换向、电机免维护、高效节能、电磁辐射低、温升低、寿命长等优点，适用于各种环境。


伺服电机交流也是无刷电机，分为同步电机和异步电机。目前运动控制一般采用同步电机，功率范围大，功率大，惯性大， 转速低，且随着功率的增加恒速下降，适用于低速稳定运行的场合。


伺服电机里面的转子是永磁体，驱动器控制U/V/W三相电形成电磁场，转子在这个磁场的作用下旋转。同时，电机提供的编码器将反馈信号传输给驱动器，并将反馈值与目标值进行比较，从而调整转子的旋转角度。伺服电机的精度取决于编码器的精度(行数)。


随着永磁交流伺服驱动技术的快速发展，DC伺服系统面临着被淘汰的危机[/p] [p = 30，2，左]自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，各国著名电气制造商相继推出了新的交流伺服电机和伺服驱动器系列产品。交流伺服系统已经成为当代高性能伺服系统的主要发展方向，这使得DC伺服系统面临被淘汰的危机。


与DC伺服电机相比，交流伺服电机具有以下主要优点:


(1)无电刷和换向器，运行更可靠，免维护。


??The定子绕组发热大大减少。


⑶惯性小，系统快速响应性好。


⑶高速高扭矩工况良好。


5.同等功率下体积小重量轻。


伺服电机原则


交流伺服电机的定子结构与电容分相单相异步电机基本相似。定子配有两个位置相差90度的绕组。一个是激励绕组Rf，它总是连接到交流电压Uf。另一个是控制绕组L，与控制信号电压Uc相连。所以交流伺服电机也叫双伺服电机。


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更宽的调速范围、线性的机械特性、无“自转”现象和快速响应性能，与普通电机相比应具有转子电阻大、转动惯量小两个特点。目前广泛使用的转子结构有两种:一种是采用高电阻率导电材料制成的高电阻率导 的鼠笼式转子，为了减小转子的转动惯量，将转子做成细长形；另一种是铝合金制成的空心杯状转子，杯壁只有0.2-0.3毫米，空心杯状转子因其转动惯量小、响应快、运行稳定而得到广泛应用。


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，转子静止。当存在控制电压时，定子中产生旋转磁场，转子沿着旋转磁场的方向旋转。在负载不变的情况下，电机的转速随着控制电压的大小而变化，当控制电压的相位相反时，伺服电机就会反转。


虽然交流伺服电机的工作原理与电容运转单相异步电机相似，但前者的转子电阻远大于后者，因此与电容运转异步电机相比，伺服电机有两个显著特点:


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，定子一有控制电压，转子就立即旋转，其特点是启动快，灵敏度高。


2.工作范围广:运行稳定，噪音低。[/p] [p = 30，2，左] 3。无自旋转:一旦失去控制电压，运行中的伺服电机将停止运行。