伺服電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其工作原理

伺服電動(dòng)機(jī)單相運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩特是伺服電動(dòng)機(jī)單相運(yùn)行時(shí)的機(jī)械特性曲線。負(fù)載一定時(shí)，控制電壓Uc愈高，轉(zhuǎn)速也愈高，在控制電壓一定時(shí)，負(fù)載增加，轉(zhuǎn)速下降

伺服電機(jī)是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。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(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號(hào)控制，并能快速反應(yīng)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高、始動(dòng)電壓等特性，可把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類，其主要特點(diǎn)是，當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。

伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成電磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在此磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)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(dòng)的角度。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。

伺服電機(jī)速度控制和轉(zhuǎn)矩控制都是用模擬量來(lái)控制，位置控制是通過(guò)發(fā)脈沖來(lái)控制。具體采用什么控制方式要根據(jù)客戶的要求以及滿足何種運(yùn)動(dòng)功能來(lái)選擇。接下來(lái)，給大家介紹伺服電機(jī)的三種控制方式。如果您對(duì)電機(jī)的速度、位置都沒(méi)有要求，只要輸出一個(gè)恒轉(zhuǎn)矩，當(dāng)然是用轉(zhuǎn)矩模式。如果對(duì)位置和速度有一定的精度要求，而對(duì)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)矩不是很關(guān)心，用速度或位置模式比較好。

伺服電機(jī)系統(tǒng)的使用環(huán)境需要考慮溫度、濕度、粉塵、振動(dòng)、輸入電壓5個(gè)因素。伺服電機(jī)系統(tǒng)需要定期清掃數(shù)控裝置的散熱換氣系統(tǒng)。、伺服電機(jī)系統(tǒng)應(yīng)經(jīng)常檢查數(shù)控裝置上的冷卻風(fēng)扇是否正常工作。根據(jù)車(chē)間環(huán)境，盡量每六個(gè)月或每季度檢查一次。伺服驅(qū)動(dòng)器是控制伺服電機(jī)的控制器，其作用類似于變頻器作用于普通交流電機(jī)，是伺服電機(jī)系統(tǒng)的一部分，主要應(yīng)用于高精度定位系統(tǒng)。伺服電機(jī)通常由位置、速度和扭矩控制，以實(shí)現(xiàn)高精度傳動(dòng)系統(tǒng)的定位。目前是傳動(dòng)技術(shù)的產(chǎn)品。

本實(shí)用新型包括安裝支座、減速伺服電機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器、旋轉(zhuǎn)軸承座、旋轉(zhuǎn)主軸、翻轉(zhuǎn)盤(pán)、中心擋輪裝置及配套機(jī)架，所述的安裝支座I對(duì)稱安裝于配套機(jī)架上，其上設(shè)置減速電機(jī)座、旋轉(zhuǎn)軸承座，所述的減速電機(jī)座上安裝伺服減速電機(jī)，所述的伺服減速電機(jī)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器聯(lián)接旋轉(zhuǎn)主軸，所述的旋轉(zhuǎn)主軸外端通過(guò)連接螺栓安裝翻轉(zhuǎn)盤(pán)，所述的翻轉(zhuǎn)盤(pán)之中心與設(shè)置于中心擋輪裝置上的中心擋輪之中心等高。兩旋轉(zhuǎn)主軸的中心位置可在裝配時(shí)進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)控制系統(tǒng)，使兩臺(tái)伺服減速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，鋁錠會(huì)被翻轉(zhuǎn)盤(pán)帶動(dòng)并因中心擋輪裝置的阻擋而旋轉(zhuǎn)，以達(dá)到翻轉(zhuǎn)鋁錠的使用。

工作原理：

1、伺服系統(tǒng)（servo

mechanism）是使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(biāo)（或給定值）的任意變化的自動(dòng)控制系統(tǒng)。伺服主要靠脈沖來(lái)定位，基本上可以這樣理解，伺服電機(jī)接收到1個(gè)脈沖，就會(huì)旋轉(zhuǎn)1個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的角度，從而實(shí)現(xiàn)位移，因?yàn)?，伺服電機(jī)本身具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，都會(huì)發(fā)出對(duì)應(yīng)數(shù)量的脈沖，這樣，和伺服電機(jī)接受的脈沖形成了呼應(yīng)，或者叫閉環(huán)，如此一來(lái)，系統(tǒng)就會(huì)知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機(jī)，同時(shí)又收了多少脈沖回來(lái)，這樣，就能夠很**的控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)**的定位，可以達(dá)到0.001mm。直流伺服電機(jī)分為有刷和無(wú)刷電機(jī)。有刷電機(jī)成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬，控制容易，需要維護(hù)，但維護(hù)不方便（換碳刷），產(chǎn)生電磁干擾，對(duì)環(huán)境有要求。因此它可以用于對(duì)成本敏感的普通工業(yè)和民用場(chǎng)合。

無(wú)刷電機(jī)體積小，重量輕，出力大，響應(yīng)快，速度高，慣量小，轉(zhuǎn)動(dòng)平滑，力矩穩(wěn)定?？刂茝?fù)雜，容易實(shí)現(xiàn)智能化，其電子換相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相。電機(jī)免維護(hù)，效率很高，運(yùn)行溫度低，電磁輻射很小，長(zhǎng)壽命，可用于各種環(huán)境。

2、交流伺服電機(jī)也是無(wú)刷電機(jī)，分為同步和異步電機(jī)，目前運(yùn)動(dòng)控制中一般都用同步電機(jī)，它的功率范圍大，可以做到很大的功率。大慣量，*轉(zhuǎn)動(dòng)速度低，且隨著功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩(wěn)運(yùn)行的應(yīng)用。

3、伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成電磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在此磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)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(dòng)的角度。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。

伺服電機(jī)是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。

伺服電動(dòng)機(jī)接線是伺服電動(dòng)機(jī)安裝中一項(xiàng)十分重要的工作：接線前應(yīng)先了解設(shè)計(jì)圖紙的接線電路圖，接線時(shí)可按伺服電動(dòng)機(jī)接線盒內(nèi)的接線圖接線。接線的方法各有不同。直流伺服電動(dòng)機(jī)的接線一般在接線盒的蓋子上示意有電路圖，可以根據(jù)勵(lì)磁形式和負(fù)載轉(zhuǎn)向要求來(lái)選擇其接線圖。除被拖動(dòng)的負(fù)載對(duì)轉(zhuǎn)向有嚴(yán)格要求外，交流伺服電動(dòng)機(jī)的接線即使各相接反時(shí)，只會(huì)使伺服電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，而不會(huì)損壞伺服電動(dòng)機(jī)。伺服電動(dòng)機(jī)在接線之前，還應(yīng)檢查步進(jìn)伺服電動(dòng)機(jī)的絕緣，在接線之前完成對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)的單體調(diào)試檢查，當(dāng)伺服電動(dòng)機(jī)符合現(xiàn)行規(guī)范要求時(shí)，再接外部線。流伺服電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組和電樞繞組如果相互間接反，就可能使伺服電動(dòng)機(jī)電樞帶電時(shí)，勵(lì)磁繞組不帶電而失磁，使伺服電動(dòng)機(jī)空載時(shí)可能飛車(chē)，重載時(shí)燒壞轉(zhuǎn)子。因此，直流伺服電動(dòng)機(jī)的電樞繞組和勵(lì)磁繞組的外部接線不可相互間接錯(cuò)。

伺服電機(jī)保護(hù)器的常見(jiàn)類型1熱繼電器：普通小容量交流伺服電機(jī)，工作條件良好，不存在頻繁啟動(dòng)等惡劣工況的場(chǎng)合；由于精度較差，不推薦使用。2電子型：檢測(cè)三相電流值，整定電流值采用電位器或拔碼開(kāi)關(guān)，電路一般采用模擬式，采用反時(shí)限或定時(shí)限工作特性。保護(hù)功能包括過(guò)載、缺相、堵轉(zhuǎn)等，故障類型采用指示燈顯示，運(yùn)行電量采用數(shù)碼管顯示。3智能型：檢測(cè)三相電流值，保護(hù)器使用單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)智能化綜合保護(hù)，集保護(hù)、測(cè)量、通訊、顯示為一體。整定電流采用數(shù)字設(shè)定，通過(guò)操作面板按鈕來(lái)操作，用戶可以根據(jù)伺服電機(jī)具體情況在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)各種參數(shù)修正設(shè)定；采用數(shù)碼管作為顯示窗口，或采用大屏幕液晶顯示，能支持多種通訊協(xié)議，如ModBUS、ProfiBUS等，價(jià)格相對(duì)較高，用于較重要場(chǎng)合；高壓伺服電機(jī)保護(hù)均采用智能型保護(hù)裝置。4熱保護(hù)型：在伺服電機(jī)中埋入熱元件，根據(jù)電動(dòng)機(jī)繞組的溫度進(jìn)行保護(hù)，保護(hù)效果好；但伺服電機(jī)容量較大時(shí)，需與電流監(jiān)測(cè)型配合使用

有刷電機(jī)成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬，控制容易，需要維護(hù)，但維護(hù)不方便（換碳刷），產(chǎn)生電磁干擾，對(duì)環(huán)境有要求。因此它可以用于對(duì)成本敏感的普通工業(yè)和民用場(chǎng)合。無(wú)刷電機(jī)體積小，重量輕，出力大，響應(yīng)快，速度高，慣量小，轉(zhuǎn)動(dòng)平滑，力矩穩(wěn)定?？刂茝?fù)雜，容易實(shí)現(xiàn)智能化，其電子換相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相。

在選擇線性模組直線導(dǎo)軌時(shí)，我們應(yīng)該根據(jù)我們的工作環(huán)境，選擇適當(dāng)?shù)某叽?，在確保精度的情況下，選擇較合適的產(chǎn)品。除此之外，導(dǎo)軌的正確安裝和潤(rùn)滑防護(hù)也很重要。導(dǎo)向精度高：導(dǎo)向精度指的是運(yùn)動(dòng)件沿著導(dǎo)軌移動(dòng)的直線性，以及與它有關(guān)的基面間相互位置的準(zhǔn)確性。足夠高的剛性：運(yùn)動(dòng)件所受到的外力，是由導(dǎo)軌面承受的，所以導(dǎo)軌應(yīng)有足夠高的剛性。

伺服電機(jī)可普通電機(jī)的主要區(qū)別是啟、停快，這就要求它具有旋轉(zhuǎn)慣量小，啟動(dòng)力矩大，制動(dòng)迅速的特點(diǎn)；為了**獲得電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置，往往還帶有與轉(zhuǎn)子同軸的旋轉(zhuǎn)編碼器。伺服電機(jī)用途十分廣泛，凡是需要**定位的運(yùn)動(dòng)控制，都有可能用到伺服電機(jī)，如數(shù)控機(jī)床、舵機(jī)。

伺服電機(jī)一般與伺服驅(qū)動(dòng)器、控制器（數(shù)控系統(tǒng)或其他電腦控制系統(tǒng)）配套使用，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。變頻器一般用來(lái)控制普通感應(yīng)電機(jī)，他無(wú)法像伺服電機(jī)系統(tǒng)做到**定位和快速的反應(yīng)。

伺服驅(qū)動(dòng)器也可以看成一種伺服電源，就是快速響應(yīng)的電源伺服電源也是穩(wěn)壓電源的一種，但是響應(yīng)速度很快，能很高精度的保證電源的穩(wěn)定性。這就是簡(jiǎn)單的雙12V整流穩(wěn)壓電源，2端口到1端口，交流電經(jīng)過(guò)整流濾波后直接送到三端穩(wěn)壓芯片進(jìn)行穩(wěn)壓，其中HA17358對(duì)輸出的電壓進(jìn)行比較，也可以用其他運(yùn)放代替，其轉(zhuǎn)換速率越高，響應(yīng)的時(shí)間越快，**終反饋到三端穩(wěn)壓的地端，從而穩(wěn)定輸出電壓，后續(xù)就是普通的電源濾波電路，**輸出穩(wěn)定的雙12V直流電。(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(dòng)機(jī)，是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。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(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號(hào)控制，并能快速反應(yīng)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高、始動(dòng)電壓等特性，可把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類，其主要特點(diǎn)是，當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。)