伺服電機(jī)(servomotor)是指在伺服系統(tǒng),控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī),是輔助電機(jī)的間接變速裝置。可以使控制速度和位置精度非常精確,并且可以將電壓信號轉(zhuǎn)換成扭矩和轉(zhuǎn)速來驅(qū)動(dòng)被控對象。轉(zhuǎn)子速度由輸入信號控制,可以快速響應(yīng)。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中,作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用,具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高、啟動(dòng)電壓高等特點(diǎn)。它可以將接收到的電信號轉(zhuǎn)換成電機(jī)軸上的角位移或角速度并輸出。它分為兩類:直流和交流。它的主要特點(diǎn)是信號電壓為零時(shí),不存在自轉(zhuǎn)現(xiàn)象,轉(zhuǎn)速隨扭矩的增大而勻速下降。
伺服系統(tǒng)(servomechanism)是一種自動(dòng)控制系統(tǒng),能夠使輸出受控量(如物體的位置、方向和狀態(tài))跟隨輸入目標(biāo)(或給定值)的任意變化。伺服主要靠脈沖定位?;究梢岳斫鉃樵诮邮盏矫}沖時(shí),會(huì)旋轉(zhuǎn)一個(gè)與脈沖對應(yīng)的角度,從而實(shí)現(xiàn)位移。因?yàn)槠浔旧砭陀邪l(fā)送脈沖的功能,每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度就會(huì)發(fā)出相應(yīng)數(shù)量的脈沖,都會(huì)被接受。系統(tǒng)會(huì)知道發(fā)送的脈沖有多少,同時(shí)接收回來的脈沖有多少,這樣就可以精確控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn),從而實(shí)現(xiàn)精確定位,可以達(dá)到0.001 mm。伺服電機(jī)也分為有刷和無刷兩種。無刷電機(jī)成本低,結(jié)構(gòu)簡單,啟動(dòng)扭矩大,調(diào)速范圍廣,容易控制,需要維護(hù),但維護(hù)(更換碳刷)不方便,造成電磁干擾,需要環(huán)境。因此,可用于對成本敏感的常見工業(yè)和民用場合。
無刷電機(jī)體積小、重量輕、輸出大、響應(yīng)快、速度快、慣性小、轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)、扭矩穩(wěn)定??刂茝?fù)雜,容易實(shí)現(xiàn)智能化。其電子換向方式靈活,可以是方波換向,也可以是正弦波換向。電機(jī)免維護(hù),效率高,工作溫度低,電磁輻射低,使用壽命長,可用于各種環(huán)境。
作為無刷電機(jī)的一種,同樣也分為同步和異步兩種電機(jī)。目前運(yùn)動(dòng)控制一般采用同步電機(jī),功率范圍大,可以實(shí)現(xiàn)大功率。慣性大,最大轉(zhuǎn)速低,隨功率增加而迅速下降。因此適合低速穩(wěn)定運(yùn)行。
由于內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁體,由驅(qū)動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成電磁場,轉(zhuǎn)子在這個(gè)磁場的作用下旋轉(zhuǎn)。同時(shí),電機(jī)提供的編碼器將信號反饋給驅(qū)動(dòng)器,驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值的比較來調(diào)整轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度。精度取決于編碼器的精度(行數(shù))。
交流和直流伺服電機(jī)的功能區(qū)別在于,交流伺服更好,因?yàn)樗烧也刂疲D(zhuǎn)矩脈動(dòng)小。直流伺服則是通過梯形波控制,但在操作上更簡單價(jià)格也更便宜。