伺服电机的分类及应用

伺服电机是自动控制系统和计算装置中广泛应用的一种执行元件，很多第一次接触到这个产品的朋友肯定一头雾水，不知道它到底是什么。

下面小编就给大家详细介绍一下到底伺服电机是什么东西以及它的分类。

伺服电动机（或称执行电动机）是自动控制系统和计算装置中广泛应用的一种执行元件。

其作用为把接受的电信号转换为电动机转轴的角位移或角速度。

按电流种类的不同，伺服电动机可分为直流和交流两大类。

一、交流伺服电动机结构和原理交流伺服电动机的定子绕组和单相异步电动机相似，它的定子上装有两个在空间相差90°电角度的绕组，即励磁绕组和控制绕组。

运行时励磁绕组始终加上一定的交流励磁电压，控制绕组上则加大小或相位随信号变化的控制电压。

转子的结构形式笼型转子和空心杯型转子两种。

笼型转子的结构与一般笼型异步电动机的转子相同，但转子做的细长，转子导体用高电阻率的材料作成。

其目的是为了减小转子的转动惯量，增加启动转矩对输入信号的快速反应和克服自转现象。

空心杯形转子交流伺服电动机的定子分为外定子和内定子两部分。

外定子的结构与笼型交流伺服电动机的定子相同，铁心槽内放有两相绕组。

空心杯形转子由导电的非磁性材料（如铝）做成薄壁筒形，放在内、外定子之间。

杯子底部固定于转轴上，杯臂薄而轻，厚度一般在0.2—0.8mm，因而转动惯量小，动作快且灵敏。

交流伺服电动机的工作原理和单相异步电动机相似，LL是有固定电压励磁的励磁绕组，LK是有伺服放大器供电的控制绕组，两相绕组在空间相差90°电角度。

如果IL与Ik 的相位差为90°，而两相绕组的磁动势幅值又相等，这种状态称为对称状态。

与单相异步电动机一样，这时在气隙中产生的合成磁场为一旋转磁场，其转速称为同步转速。

旋转磁场与转子导体相对切割，在转子中产生感应电流。

转子电流与旋转磁场相互作用产生转矩，使转子旋转。

如果改变加在控制绕组上的电流的大小或相位差，就破坏了对称状态，使旋转磁场减弱，电动机的转速下降。

■定义: 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装置。

■作用：伺服电机,可使控制速度,位置精度非常准确。

将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象■分类：直流伺服电机和交流伺服电机。

[编辑本段]伺服电机工作原理1.伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。

直流伺服电机分为有刷和无刷电机。

有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。

因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。

无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。

控制复杂，容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。

电机免维护，效率很高，运行温度低，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。

2.交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。

大惯量，最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。

因而适合做低速平稳运行的应用。

3.伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。

伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。

什么是伺服电机？有几种类型？工作特点是什么？答：伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。

直流伺服电动机的分类
直流伺服电动机具有良好的启动、制动和调速特性，可以便利地在较宽的范围内实现平滑无级调速，故其常用在对伺服电动机的调速性能要求较高的设备中。

直流伺服电动机依据磁场励磁的方式不同，可以分为它励式、永磁式、并励式、串励式、复励式五种；按结构来分，可以分为电枢式、无槽电枢式、印刷电枢式、空心杯电枢式等；按转速的凹凸可分为两大类，高速直流伺服电动机和低速大扭矩宽调速电动机。

1.高速直流伺服电动机
高速直流伺服电动机又可分为一般直流伺服电动机和高性能直流伺服电动机。

一般高速它励式直流伺服电动机的应用历史最长，但是，这种电动机的转矩-惯量比很小，不能适应现代伺服掌握技术进展的要求。

2.低速大扭矩宽调速电动机
低速大扭矩宽调速电动机又称为直流力矩电机，由于它的转子直径较大，线圈绕组多，所以力矩大，转矩—惯量比高，热容量高，能长时间过载，不需要中间传动装置就可以直联丝杠工作；并且，由于没有励磁回路的损耗，它的形状尺寸比其它直流伺服电机小。

另外，低速大扭矩宽调速电动机还有一个重要的特点：低速特性好，能够在较低的速度下平稳运行，最低速可以达到1r/min，甚至达到0.1r/min。

1。

伺服电机的分类及用途伺服电机是一种用于精密控制系统的电机，通过反馈控制系统来实现准确的位置和速度控制。

伺服电机广泛应用于工业自动化、机器人技术、医疗设备、航空航天、自动驾驶、机床加工等领域。

根据不同的控制方式和结构特点，伺服电机可以分为直流伺服电机（DC Servo Motor）、交流伺服电机（AC Servo Motor）和步进伺服电机（Stepper Servo Motor）等不同类型。

1. 直流伺服电机（DC Servo Motor）直流伺服电机是使用直流电源供电的电机，它具有体积小、响应速度快、控制精度高等特点。

直流伺服电机通常采用编码器进行位置反馈，可以实现准确的位置控制。

直流伺服电机广泛应用于工业机械、机器人、印刷设备、纺织设备等领域。

2. 交流伺服电机（AC Servo Motor）交流伺服电机是使用交流电源供电的电机，它具有功率大、扭矩稳定、寿命长等特点。

交流伺服电机通常采用编码器或者回转变压器进行位置反馈，可以实现高速、高精度的位置和速度控制。

交流伺服电机广泛应用于精密机床、印刷设备、包装设备、纺织设备等领域。

3. 步进伺服电机（Stepper Servo Motor）步进伺服电机是通过将步进电机和趋近器（Driver）结合在一起形成的一种特殊类型的电机。

步进伺服电机具有高扭矩、低噪音、低成本等优点，同时可以实现开环或者闭环控制。

步进伺服电机通常采用编码器进行位置反馈，可以实现高精度的位置和速度控制。

步进伺服电机广泛应用于数控机床、纺织设备、包装设备、印刷设备等领域。

除了上述的主要分类之外，还有一些其他类型的伺服电机。

例如，直线伺服电机（Linear Servo Motor）是一种将旋转运动转换为直线运动的电机，广泛应用于激光切割机、激光打标机、注塑机、剪板机等领域。

扭矩伺服电机（Torque Servo Motor）是一种可以提供连续扭矩输出的电机，通常应用于需要大扭矩输出的机械设备。

电动机的分类及用途电动机的分类及用途如下：1、控制电机控制电机主要是应用在精确的转速、位置控制上，在控制系统中作为“执行机构”。

可分成伺服电机、步进电机、力矩电机、开关磁阻电机、直流无刷电机等几类。

2、伺服电机伺服电机广泛应用于各种控制系统中，能将输入的电压信号转换为电机轴上的机械输出量，拖动被控制元件，从而达到控制目的。

一般地，伺服电机要求电机的转速要受所加电压信号的控制;转速能够随着所加电压信号的变化而连续变化;转矩能通过控制器输出的电流进行控制;电机的反映要快、体积要小、控制功率要小。

伺服电机主要应用在各种运动控制系统中，尤其是随动系统。

伺服电机有直流和交流之分，最早的伺服电机是一般的直流电机，在控制精度不高的情况下，才采用一般的直流电机做伺服电机。

当前随着永磁同步电机技术的飞速发展，绝大部分的伺服电机是指交流永磁同步伺服电机或者直流无刷电机。

3、步进电机所谓步进电机就是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构;更通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。

我们可以通过控制脉冲的个数来控制电机的角位移量，从而达到精确定位的目的;同时还可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

目前，比较常用的步进电机包括反应式步进电机（VR）、永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）和单相式步进电机等。

步进电机和普通电机的区别主要就在于其脉冲驱动的形式，正是这个特点，步进电机可以和现代的数字控制技术相结合。

但步进电机在控制精度、速度变化范围、低速性能方面都不如传统闭环控制的直流伺服电机;所以主要应用在精度要求不是特别高的场合。

由于步进电机具有结构简单、可靠性高和成本低的特点，所以步进电机广泛应用在生产实践的各个领域;尤其是在数控机床制造领域，由于步进电机不需要A/D转换，能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移，所以一直被认为是最理想的数控机床执行元件。

伺服电机的分类及用途伺服电机是一种具有闭环控制系统的电机，能够精确地控制输出轴的位置、速度和加速度。

由于其稳定性和精确性的特点，伺服电机广泛应用于自动化设备和工业机械中。

根据驱动方式，伺服电机可以分为直流伺服电机和交流伺服电机两类。

1.直流伺服电机直流伺服电机是最早应用于伺服系统的一种电机。

其特点是结构简单、控制方便、响应快速、输出扭矩大，并且适用于低速高扭矩的工作环境。

直流伺服电机通常由直流电源提供电流，通过控制脉冲信号来控制转子位置。

这种电机广泛应用于自动化生产线、机床、印刷设备、纺织设备等工业领域。

2.交流伺服电机交流伺服电机采用交流电源供电，可以实现更高的转速和更好的平滑性。

交流伺服电机通常由交流驱动器来控制转子位置。

交流伺服电机具有响应速度快、转矩平稳、体积小、重量轻等优点。

因此，它们广泛应用于自动化生产线、机械加工、食品加工、包装设备、医疗设备等多个领域。

除了按照驱动方式分类，伺服电机还可以根据结构形式进行分类，主要有以下几种：1.旋转伺服电机旋转伺服电机是应用最广泛的伺服电机之一、它通过旋转输出的轴来实现控制目标。

旋转伺服电机可以分为直流旋转伺服电机和交流旋转伺服电机两类。

2.线性伺服电机线性伺服电机是一种将旋转电机转换为直线运动的装置。

它通过导轨和滑块结构来实现控制对象的直线位移。

线性伺服电机广泛应用于自动化设备、印刷机械、玻璃机械等领域。

3.直线伺服电机直线伺服电机是一种特殊的线性伺服电机，其输出轴是沿着水平方向或垂直方向自由移动的。

直线伺服电机主要应用于工业自动化生产线、机床、印刷设备等领域。

4.无刷伺服电机无刷伺服电机是一种应用了无刷电机技术的伺服电机，相比传统电机，无刷伺服电机具有更高的效率、更长的寿命和更好的稳定性。

无刷伺服电机广泛应用于机器人、数控机床、汽车、医疗设备等领域。

总结起来，伺服电机根据驱动方式可以分为直流伺服电机和交流伺服电机，根据结构形式可以分为旋转伺服电机、线性伺服电机、直线伺服电机和无刷伺服电机。

伺服电机的几大分类和一些用途伺服电机是一种具有闭环控制功能的电动执行器，能够根据输入的控制信号准确地控制输出的位置、速度和力矩。

伺服电机在工业自动化领域中使用非常广泛，具有精度高、稳定性好、响应速度快等优点。

根据不同的工作原理和应用场景，伺服电机可以分为以下几大分类：1.直流伺服电机：直流伺服电机是最早应用于伺服系统中的电机之一、其结构简单、可靠性高，并且输出的扭矩和速度范围广。

直流伺服电机通常采用分析控制器，其应用领域包括机床、机器人、自动化生产线等。

2.步进伺服电机：步进伺服电机是将步进电机和伺服控制技术相结合的一种电机。

步进伺服电机具有步进电机的精确定位特性，同时又具备伺服电机的速度控制和力矩控制能力。

步进伺服电机广泛应用于纺织机械、印刷设备、包装机械等需要高精度定位的领域。

3.交流伺服电机：交流伺服电机主要包括无刷交流伺服电机和有刷交流伺服电机。

无刷交流伺服电机体积小、噪音低、扭矩稳定性好，适用于医疗设备、航空航天等高要求的场合。

有刷交流伺服电机则体积较大，应用于机床、冶金设备等工业领域。

4.超声波伺服电机：超声波伺服电机是一种基于超声波技术的新型伺服电机。

它采用超声波振荡器产生超声波，并通过压电陶瓷或压电陶瓷驱动器将超声波转换为机械振动。

超声波伺服电机具有高频率、高效率、低噪音等优点，广泛应用于电子设备、精密仪器等领域。

5.直线伺服电机：直线伺服电机是一种能够实现直线运动的伺服电机。

它由直流电机和滚珠丝杠组成,通过减速机构实现高速、高精度的直线运动。

直线伺服电机常用于数控机床、注塑机等要求高精度直线运动的设备。

除了以上几大分类外，还有一些特殊用途的伺服电机，例如：1.扭矩电机：扭矩电机是一种在高负载条件下能提供高扭矩输出的伺服电机。

它通常用于需要高力矩输出的设备，如船舶、冶金机械等。

2.精密电机：精密电机是一种能够实现超精密定位和高速运动的伺服电机。

它通常用于需要极高精度定位的设备，如半导体设备、光学仪器等。

伺服系统的分类和基本组成形式伺服系统是一种能够将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象的电机系统。

它的主要特点是具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可将所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。

伺服电机分为直流和交流伺服电动机两大类，其转速随着转矩的增加而匀速下降。

在自动控制系统中，伺服电机常用作执行元件。

数控机床伺服系统的作用在于接受来自数控装置的指令信号，驱动机床移动部件跟随指令脉冲运动，并保证动作的快速和准确。

其中，进给伺服控制对伺服系统的要求更高，而主运动的伺服控制要求相对较低。

因此，数控机床的精度和速度等技术指标往往主要取决于伺服系统的质量。

伺服系统按其驱动元件和控制方式划分，有步进式伺服系统、直流电动机伺服系统、交流电动机伺服系统、开环伺服系统、闭环伺服系统和半闭环伺服系统等。

其中，开环系统主要由驱动电路、执行元件和机床3大部分组成，常用的执行元件是步进电机；闭环系统主要由执行元件、检测单元、比较环节、驱动电路和机床5部分组成，常见的检测元件有旋转变压器、感应同步器、光栅、磁栅和编码盘等。

根据进入比较环节信号的形式以及反馈检测方式，闭环(半闭环)系统可分为脉冲比较伺服系统、相位比较伺服系统和幅值比较伺服系统3种。

在闭环系统中，检测元件将机床移动部件的实际位置检测出来并转换成电信号反馈给比较环节，比较环节的作用是将指令信号和反馈信号进行比较，两者的差值作为伺服系统的跟随误差，经驱动电路，控制执行元件带动工作台继续移动，直到跟随误差为零。

半闭环伺服系统的精度要比闭环伺服系统的精度低一些，这是由于丝杠和工作台之间传动误差的存在所导致的。

因此，伺服系统的分类和基本组成形式对于机床的性能和精度有着至关重要的影响，需要在实际应用中根据具体需求进行选择和配置。

执行元件在伺服系统中扮演着重要的角色，其作用是将电信号转化为机械位移，以实现控制信号的跟随。

直流宽调速电动机和交流电动机是常用的执行元件，不同的执行元件需要不同的驱动电路。

伺服系统按其驱动元件划分，有步进式伺服系统、直流电动机（简称直流电机）伺服系统、交流电动机（简称交流电机）伺服系统。

按控制方式划分，有开环伺服系统、闭环伺服系统和半闭环伺服系统等，实际上数控系统也分成开环、闭环和半闭环3种类型，就是与伺服系统这3种方式相关。

主要特点
1.精确的检测装置：以组成速度和位置闭环控制。

2.有多种反馈比较原理与方法：根据检测装置实现信息反馈的原理不同，伺服系统反馈比较的方法也不相同。

目前常用的有脉冲比较、相位比较和幅值比较3种。

3.高性能的伺服电动机（简称伺服电机）：力辉用于高效和复杂型面加工的数控机床，伺服系统将经常处于频繁的启动和制动过程中。

要求电机的输出力矩与转动惯量的比值大，以产生足够大的加速或制动力矩。

要求伺服电机在低速时有足够大的输出力矩且运转平稳，以便在与机械运动部分连接中尽量减少中间环节。

4.宽调速范围的速度调节系统，即速度伺服系统：从系统的控制结构看，数控机床的位置闭环系统可看作是位置调节为外环、速度调节为内环的双闭环自动控制系统，其内部的实际工作过程是把位置控制输入转换成相应的速度给定信号后，再通过调速系统驱动伺服电机，实现实际位移。

数控机床的主运动要求调速性能也比较高，因此要求伺服系统为高性能的宽调速系统。