摘要：一談到運(yùn)動控制，大家第一時間就會想起伺服電機(jī)。實(shí)際上，伺服電機(jī)的家族也是分為多個血統(tǒng)的，你又有沒有想到呢?

伺服電機(jī)(servo motor )是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)，是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。“伺服”一詞源于希臘語“奴隸”的意思，“伺服電機(jī)”可以理解為絕對服從控制信號指揮的電機(jī)：在控制信號發(fā)出之前，轉(zhuǎn)子靜止不動;當(dāng)控制信號發(fā)出時，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動;當(dāng)控制信號消失時，轉(zhuǎn)子能即時停轉(zhuǎn)。因此伺服電機(jī)指的是隨時跟隨命令進(jìn)行動作的一種電機(jī)，是以其工作性質(zhì)命名的，概念上和“直流電機(jī)”“異步電機(jī)”“同步電機(jī)”這些常見以電機(jī)驅(qū)動方式來分類的方式不一樣，注意不要混肴。

伺服電機(jī)可使控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號控制，并能快速反應(yīng)，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機(jī)電時間常數(shù)小、線性度高、始動電壓等特性，可把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。伺服電機(jī)主要分為直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)，其中直流伺服又分為有刷直流伺服和無刷直流伺服，交流伺服又分為異步交流伺服和永磁同步交流伺服。(實(shí)際上無刷直流伺服也算是交流伺服一派的，只不過區(qū)別在于用直流供電，并控制器電子換向?qū)崿F(xiàn)交流電機(jī)驅(qū)動)

但由于主要用于控制，因此市面上大多的伺服電機(jī)通常是指永磁同步電機(jī)，因?yàn)槠淇刂祈憫?yīng)性能最優(yōu);久而久之，大家日常說道的伺服電機(jī)通常都是指永磁同步電機(jī)。

永磁同步伺服電機(jī)

永磁同步伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動器控制的U/V/W三相電形成電磁場，轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動，同時電機(jī)自帶的編碼器反饋信號給驅(qū)動器，驅(qū)動器根據(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：

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

啟動扭矩大，可以帶動大慣量的物體進(jìn)行運(yùn)動。

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。

運(yùn)行效率高。

可支持低速長時間運(yùn)行。

斷電無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，可快速控制停止動作。

但隨著異步電機(jī)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)前以模擬信號控制的異步電機(jī)在控制響應(yīng)方面性能也跟上來了，且其亦具備永磁同步電機(jī)不具備的優(yōu)點(diǎn)，因此異步伺服電機(jī)作為伺服電機(jī)行業(yè)的一股新生力量也在漸露頭角。

異步伺服電機(jī)

異步伺服電機(jī)實(shí)際上和異步電機(jī)是幾乎完全相似的，不過其引入了編碼器實(shí)現(xiàn)了對電機(jī)的閉環(huán)控制，因此也可以視為伺服電機(jī)的一種。尤其是當(dāng)前變頻調(diào)速技術(shù)的飛速發(fā)展，異步伺服電機(jī)的實(shí)際控制性能也很不錯，配合其支持大功率、高轉(zhuǎn)速的特點(diǎn)，在一些永磁同步電機(jī)無法勝任的地方大放異彩。特點(diǎn)如下：

功率可以做得很大，設(shè)計成熟，運(yùn)行可靠性高。

支持高速(過10000rpm)長時間運(yùn)行，同比下永磁電機(jī)最高只能做到6000~8000rpm轉(zhuǎn)速。

性價比高，在對控制精度要求不高的情況下可以替代永磁電機(jī)使用。

應(yīng)用舉例——數(shù)控機(jī)床

伺服電機(jī)行業(yè)測試解決方案——MPT1000

為了滿足當(dāng)前伺服運(yùn)動控制行業(yè)的需求，致遠(yuǎn)電子推出了MPT混合型電機(jī)測試分析系統(tǒng)，開創(chuàng)電機(jī)與驅(qū)動器綜合測試分析設(shè)備先河。針對伺服系統(tǒng)，MPT1000可以實(shí)現(xiàn)對電機(jī)、驅(qū)動器及整個控制系統(tǒng)的完整性能分析與控制特性分析。

針對伺服電機(jī)控制系統(tǒng)，MPT1000可通過自由加載引擎對電機(jī)和驅(qū)動器進(jìn)行瞬態(tài)波形記錄，實(shí)現(xiàn)伺服系統(tǒng)中電機(jī)控制響應(yīng)時間等各類瞬態(tài)參數(shù)的測量，提供全球唯一的伺服運(yùn)動控制系統(tǒng)完整解決方案。