什么是伺服電機？

伺服電機的全稱(chēng)是實(shí)現 "伺服機構 "的電機。 伺服機構是一種能夠自動(dòng)控制運行并補償誤差的機構，從而使位置、速度和扭矩符合指示。 普通電機用于以恒定的速度連續運行，但不適合精確操作，例如，僅將電機旋轉一定角度并使其停止。

另一方面，機床和機器人等工業(yè)設備通常需要精細的位置和角度控制，因此需要使用伺服電機來(lái)確保無(wú)故障控制。 在工業(yè)應用中，伺服電機比普通電機具有更高的可靠性和耐用性，因為它們要在惡劣的環(huán)境中反復進(jìn)行詳細的操作和停止。

伺服電機的工作原理

在伺服機構中，除了電機之外，還需要其他各種裝置來(lái)檢測其自身狀態(tài)并進(jìn)行適當控制。 主要使用的設備如下。

這些器件執行反饋控制以實(shí)現精確的電機驅動(dòng)?，F在，讓我解釋一下實(shí)際的操作流程。首先，通過(guò)將程序輸入控制器，將目標角度和旋轉速度指示給電機。伺服放大器接收控制器的指令，控制電源電壓和頻率來(lái)操作電機。

僅憑這一點(diǎn)，并不能說(shuō)明電機是否真的按照指令運動(dòng)。 因此，編碼器會(huì )讀取電機的運行狀態(tài)，并向伺服放大器發(fā)送反饋信號。 伺服放大器接收到該信息后，將目標與實(shí)際運動(dòng)進(jìn)行比較，讀取誤差并向電機發(fā)送新的控制信號。

通過(guò)反復參考該反饋信號并修正誤差，可實(shí)現最終與目標值相匹配的高精度控制。

伺服電機的類(lèi)型

根據使用的動(dòng)力源，伺服電機分為直流電機和交流電機兩種。我將解釋每個(gè)的特點(diǎn)。

直流電機

直流電機是使用直流電源運行的電機。它的結構是，轉子由線(xiàn)圈組成，周?chē)胖糜来朋w作為定子。永磁體用于通過(guò)將南極和北極放置在轉子上來(lái)產(chǎn)生單向磁場(chǎng)。當在這種狀態(tài)下向轉子線(xiàn)圈施加直流電時(shí)，轉子受到來(lái)自磁場(chǎng)的力并根據弗萊明定律旋轉。

然而，當線(xiàn)圈反轉時(shí)，其受到的力的方向會(huì )反轉并且旋轉停止，因此包括一種稱(chēng)為“電刷”的機構，每次線(xiàn)圈反轉時(shí)都會(huì )改變電流的方向。直流電機結構非常簡(jiǎn)單，并具有能夠產(chǎn)生高速旋轉和高效率電機的優(yōu)點(diǎn)，因此傳統上一直被用作電機的主要動(dòng)力源。但缺點(diǎn)是電刷在旋轉時(shí)會(huì )磨損，因此這些電機最近已被沒(méi)有滑動(dòng)部件的交流電機所取代。

交流電機

交流電機是通過(guò)具有由導體制成的轉子、安裝在定子上的線(xiàn)圈以及流過(guò)其中的交流電來(lái)產(chǎn)生旋轉力的電機。它采用的機制是通過(guò)夾住導體來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)，當磁場(chǎng)移動(dòng)時(shí)，導體就會(huì )被拖動(dòng)并移動(dòng)。通過(guò)在定子中設置四個(gè)或更多個(gè)線(xiàn)圈并改變電流流過(guò)每個(gè)線(xiàn)圈的定時(shí)，可以產(chǎn)生與旋轉磁體相同的旋轉磁場(chǎng)。其原理是轉子作為導體，通過(guò)旋轉磁場(chǎng)懸浮并旋轉。

交流電機的結構需要精確控制電流流過(guò)線(xiàn)圈的時(shí)序，速度控制在技術(shù)上是困難的。但主要優(yōu)點(diǎn)是轉子沒(méi)有滑動(dòng)部件，不需要維護，現在廣泛用作直流電機的替代品。

與步進(jìn)電機的區別

“步進(jìn)電機”也作為與伺服電機類(lèi)似的部件而聞名，但由于工作原理與伺服電機不同，所以我們來(lái)介紹一下差異。步進(jìn)電機和伺服電機的主要區別在于它們沒(méi)有反饋機制。步進(jìn)電機通過(guò)輸入脈沖信號，使電機像鐘表的指針一樣以恒定的角度旋轉。

由于角度是通過(guò)脈沖數來(lái)調整的，因此即使沒(méi)有反饋電路也可以準確地輸出角度變化。由于機構簡(jiǎn)單，因此具有不易損壞、響應時(shí)間快的優(yōu)點(diǎn)。另一方面，它也存在因故障導致脈沖輸入與輸出不同步時(shí)無(wú)法補償的缺點(diǎn)，并且不適合高扭矩控制。

伺服電機的應用

伺服電機的應用范圍很廣，幾乎應用于每個(gè)行業(yè)，但我們將解釋一些最常見(jiàn)的應用。

工業(yè)用途

伺服電機最常用于工業(yè)應用。特別是常用于需要超精密位置和角度控制的設備，如機床、機器人、半導體和液晶制造等。下面顯示了一個(gè)使用示例。

• ?工業(yè)機器人的間接部件

• ?高精度定位工作臺

• ?運輸帶式輸送機

• ?自動(dòng)開(kāi)門(mén)/關(guān)門(mén)裝置

• ?瓶蓋螺紋機構

• ?壓力機（伺服壓力機）

業(yè)余愛(ài)好

伺服電機使用最多的下一個(gè)地方是業(yè)余愛(ài)好行業(yè)。伺服電機幾乎總是用于遙控玩具，例如無(wú)線(xiàn)電控制器和雙足機器人。

伺服電機也用于類(lèi)似的應用，例如夾娃娃游戲中使用的機器人手臂。

概括

在本文中，我們介紹了伺服電機的結構、特點(diǎn)和類(lèi)型。 伺服電機是一種可以通過(guò)反饋信號進(jìn)行精確定位和角度控制的電機。 如果要詳細控制電機的運動(dòng)，伺服電機是必不可少的。 在設計時(shí)，一定要正確理解其工作原理，這樣才能充分發(fā)揮其性能。