伺服電機(jī)的性能及工作方式是什么,？伺服電機(jī)的分類介紹！
伺服電機(jī)具有自整定功能，可對(duì)剛性低的裝置進(jìn)行自動(dòng)適當(dāng)調(diào)整，滿足絕大部分應(yīng)用場(chǎng)合;關(guān)鍵零件設(shè)計(jì)壽命長(zhǎng)達(dá)10年間,，保障設(shè)備順暢運(yùn)行;產(chǎn)品型號(hào)從最小50W到最大3000W,滿足各種需求;
一,、伺服電機(jī)性能
1.控制精度：精度取決于其自帶的光電編碼器,，編碼器的刻度越多，精度就越高,，伺服電機(jī)控制精度非常高,，適用于高精度控制。
2.低頻特性：運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn),，即使在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象;
3.矩頻特性：在額定轉(zhuǎn)速內(nèi)為恒力矩輸出,，在額定轉(zhuǎn)速上為恒功率輸出;
4.過(guò)載能力：有較強(qiáng)的過(guò)載能力;
5.運(yùn)行性能：交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動(dòng)器可直接對(duì)電機(jī)編碼器反饋信號(hào)進(jìn)行采樣,，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán),，一般不會(huì)出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過(guò)沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠;
6.速度響應(yīng)性能：交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好,，通常情況下只要幾毫秒,，可用于要求快速啟停的控制場(chǎng)合,。
二,、伺服電機(jī)工作方式：
通過(guò)PLC這個(gè)“開關(guān)”來(lái)控制伺服控制器的啟動(dòng)和停止，伺服控制器起動(dòng)或停止就是啟動(dòng)停止伺服電機(jī),，伺服控制器比變頻器的控制精度還高,。
伺服電機(jī)一般是用在要求控制精度高的場(chǎng)合(如：速度控制、位置控制,、轉(zhuǎn)矩控制),。伺服電機(jī)自帶光電編碼器。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)光電編碼器的碼盤,，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)的圈數(shù)直接影響編碼器發(fā)送給控制器的脈沖數(shù),，脈沖讓伺服旋轉(zhuǎn)，DO輸出決定伺服方向,。脈沖方向控制伺服的方向,，正向脈沖伺服正轉(zhuǎn)，反向脈沖伺服反轉(zhuǎn),，所以伺服電機(jī)組合伺服控制器,，才能真正實(shí)現(xiàn)它的精度控制。
如果使用模擬量控制伺服,，可以使用正負(fù)模擬量進(jìn)行正反轉(zhuǎn)的控制,。
如果使用通訊控制，那么直接發(fā)指令,。程序上,，可以直接輸入位置JOG命令令其正、反轉(zhuǎn),。
伺服電機(jī)知識(shí),！
伺服電機(jī)是自動(dòng)控制裝置中被用作執(zhí)行元件的微特電機(jī),，其功能是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)軸的角位移或角速度。伺服電動(dòng)機(jī)又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī),，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中用作執(zhí)行元件,，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?！八欧姍C(jī)”可以理解為絕對(duì)服從控制信號(hào)指揮的電機(jī)：在控制信號(hào)發(fā)出之前,，轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng);當(dāng)控制信號(hào)發(fā)出時(shí)，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動(dòng);當(dāng)控制信號(hào)消失時(shí),，轉(zhuǎn)子能即時(shí)停轉(zhuǎn),。
伺服電機(jī)的分類
伺服電機(jī)分為交流伺服和直流伺服兩大類。
交流伺服電機(jī)的基本構(gòu)造與交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(異步電機(jī))相似,。在定子上有兩個(gè)相空間位移90°電角度的勵(lì)磁繞組Wf和控制繞組WcoWf,，接恒定交流電壓，利用施加到Wc上的交流電壓或相位的變化,，達(dá)到控制電機(jī)運(yùn)行的目的,。交流伺服電機(jī)具有運(yùn)行穩(wěn)定、可控性好,、響應(yīng)快速,、靈敏度高以及機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性的非線性度指標(biāo)嚴(yán)格(要求分別小于10%～15%和小于15%～25%)等特點(diǎn)。
直流伺服電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：速度控制精確,，轉(zhuǎn)矩速度特性很硬,，控制原理簡(jiǎn)單，使用方便,，價(jià)格便宜,。
缺點(diǎn)：電刷換向，速度限制,，附加阻力,，產(chǎn)生磨損微粒(無(wú)塵易爆環(huán)境不宜)。
直流伺服電機(jī)基本構(gòu)造與一般直流電動(dòng)機(jī)相似,。電機(jī)轉(zhuǎn)速n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j,，式中E為電樞反電動(dòng)勢(shì)，K為常數(shù),，j為每極磁通,，Ua、Ia為電樞電壓和電樞電流,，Ra為電樞電阻,，改變Ua或改變?chǔ)眨煽刂浦绷魉欧妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,，但一般采用控制電樞電壓的方法,，在永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)中,，勵(lì)磁繞組被永久磁鐵所取代，磁通φ恒定,。直流伺服電動(dòng)機(jī)具有良好的線性調(diào)節(jié)特性及快速的時(shí)間響應(yīng),。
交流伺服電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：速度控制特性良好，在整個(gè)速度區(qū)內(nèi)可實(shí)現(xiàn)平滑控制,，幾乎無(wú)振蕩,，90%以上的高效率，發(fā)熱少,，高速控制,，高精確度位置控制(取決于編碼器精度)，額定運(yùn)行區(qū)域內(nèi),，可實(shí)現(xiàn)恒力矩,，慣量低，低噪音,，無(wú)電刷磨損,，免維護(hù)(適用于無(wú)塵、易爆環(huán)境),。
缺點(diǎn)：控制較復(fù)雜,，驅(qū)動(dòng)器參數(shù)需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整PID參數(shù)確定,，需要更多的連線,。
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)方便(換碳刷),，產(chǎn)生電磁干擾,，對(duì)使用環(huán)境有要求，通常用于對(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,，力矩穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)平滑,，控制復(fù)雜，智能化,，電子換相方式靈活,，可以方波或正弦波換相,，電機(jī)免維護(hù)，高效節(jié)能,，電磁輻射小,，溫升低壽命長(zhǎng)，適用于各種環(huán)境,。
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),，其功率范圍大,，功率可以做到很大，大慣量,，最高轉(zhuǎn)速低,，轉(zhuǎn)速隨功率增大而勻速下降，適用于低速平穩(wěn)運(yùn)行場(chǎng)合
伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵,，驅(qū)動(dòng)器控制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)自帶的編碼器將反饋信號(hào)傳給驅(qū)動(dòng)器,，對(duì)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，從而調(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)),。
Q：交流伺服電機(jī)和無(wú)刷直流伺服電機(jī)在性能上有什么區(qū)別?
A：交流伺服電機(jī)的性能要好一些，因?yàn)榻涣魉欧钦也刂?，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小;而無(wú)刷直流伺服是梯形波控制,。但無(wú)刷直流伺服實(shí)現(xiàn)控制比較簡(jiǎn)單，便宜,。
永磁交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的迅猛發(fā)展使直流伺服系統(tǒng)面臨被淘汰的危機(jī),。世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著集成電路,、電力電子技術(shù)和交流可變速驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展,，永磁交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)有了突出的發(fā)展，各國(guó)著名電氣廠商相繼不斷推出新的交流伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器系列產(chǎn)品,。交流伺服系統(tǒng)已成為當(dāng)代高性能伺服系統(tǒng)的主要發(fā)展方向,，使直流伺服系統(tǒng)面臨被淘汰的危機(jī)。
永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)同直流伺服電動(dòng)機(jī)比較,，主要優(yōu)點(diǎn)有：
⑴無(wú)電刷和換向器,，運(yùn)行更可靠，免維護(hù)。
⑵定子繞組發(fā)熱大大減少,。
⑶慣量小,，系統(tǒng)快速響應(yīng)性好。
⑷高速大力矩工作狀態(tài)好,。
⑸相同功率下體積小重量輕,。
伺服電機(jī)原理
交流伺服電動(dòng)機(jī)定子的構(gòu)造基本上與電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)相似。其定子上裝有兩個(gè)位置互差90°的繞組,，一個(gè)是勵(lì)磁繞組Rf,，它始終接在交流電壓Uf上;另一個(gè)是控制繞組L，聯(lián)接控制信號(hào)電壓Uc,。所以交流伺服電動(dòng)機(jī)又稱兩個(gè)伺服電動(dòng)機(jī),。
交流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子通常做成鼠籠式，但為了使伺服電動(dòng)機(jī)具有較寬的調(diào)速范圍,、線性的機(jī)械特性,，無(wú)“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象和快速響應(yīng)的性能，它與普通電動(dòng)機(jī)相比,，應(yīng)具有轉(zhuǎn)子電阻大和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小這兩個(gè)特點(diǎn),。目前應(yīng)用較多的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有兩種形式：一種是采用高電阻率的導(dǎo)電材料做成的高電阻率導(dǎo)條的鼠籠轉(zhuǎn)子，為了減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,，轉(zhuǎn)子做得細(xì)長(zhǎng);另一種是采用鋁合金制成的空心杯形轉(zhuǎn)子,，杯壁僅0.2-0.3mm，空心杯形轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小,，反應(yīng)迅速,，而且運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，因此被廣泛采用,。
交流伺服電動(dòng)機(jī)在沒(méi)有控制電壓時(shí),，定子內(nèi)只有勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的脈動(dòng)磁場(chǎng),，轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng),。當(dāng)有控制電壓時(shí)，定子內(nèi)便產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),，轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向旋轉(zhuǎn),，在負(fù)載恒定的情況下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨控制電壓的大小而變化,，當(dāng)控制電壓的相位相反時(shí),，伺服電動(dòng)機(jī)將反轉(zhuǎn)。
交流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理與電容運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動(dòng)機(jī)雖然相似,，但前者的轉(zhuǎn)子電阻比后者大得多,，所以伺服電動(dòng)機(jī)與電容運(yùn)轉(zhuǎn)式異步電動(dòng)機(jī)相比，有兩個(gè)顯著特點(diǎn)：
1.起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大：由于轉(zhuǎn)子電阻大，使轉(zhuǎn)矩特性(機(jī)械特性)更接近于線性,，而且具有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩,。因此，當(dāng)定子一有控制電壓,，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動(dòng),，即具有起動(dòng)快、靈敏度高的特點(diǎn),。
2.運(yùn)行范圍寬：運(yùn)行平穩(wěn),、噪音小。[/p][p=30,，2,，left]3、無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象：運(yùn)轉(zhuǎn)中的伺服電動(dòng)機(jī),，只要失去控制電壓,，電機(jī)立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
精密傳動(dòng)微特電機(jī)
“精密傳動(dòng)微特電機(jī)”能夠在系統(tǒng)中快速而正確地執(zhí)行頻繁變化的指令,，帶動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)完成指令所期望的工作,，大多能夠滿足以下要求：
1.能頻繁啟動(dòng)、停止,、制動(dòng),、反轉(zhuǎn)及低速運(yùn)行，且機(jī)械強(qiáng)度高,、耐熱等級(jí)高,、絕緣等級(jí)高。
2.快速相應(yīng)能力好,，轉(zhuǎn)矩較大,，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，時(shí)間常數(shù)小,。
3.帶有驅(qū)動(dòng)器和控制器(如伺服電機(jī),、步進(jìn)電機(jī))，控制性能良好,。
4.高可靠性,，高精度。
精密傳動(dòng)微特電機(jī)的類別及其結(jié)構(gòu)和性能對(duì)比如下：
交流伺服電機(jī)
(1)籠型兩相交流伺服電機(jī)(細(xì)長(zhǎng)籠型轉(zhuǎn)子,、機(jī)械特性近似線性,、體積和勵(lì)磁電流小、小功率伺服,、低速運(yùn)轉(zhuǎn)不夠平滑),。
(2)非磁性杯型轉(zhuǎn)子兩相交流伺服電機(jī)(空心杯轉(zhuǎn)子、機(jī)械特性近似線性、體積和勵(lì)磁電流較大,、小功率伺服,、低速運(yùn)轉(zhuǎn)平滑)。
(3)鐵磁杯型轉(zhuǎn)子兩相交流伺服電機(jī)(鐵磁材料杯型轉(zhuǎn)子,、機(jī)械特性近似線性,、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大、齒槽效應(yīng)小,、運(yùn)行平穩(wěn)),。
(4)同步型永磁交流伺服電機(jī)(由永磁同步電機(jī)、測(cè)速機(jī)及位置檢測(cè)元件同軸一體機(jī)組,，定子為3相或2相,，磁性材料轉(zhuǎn)子，必須配驅(qū)動(dòng)器;調(diào)速范圍寬,、機(jī)械特性由恒轉(zhuǎn)矩區(qū)和恒功率區(qū)組成，可連續(xù)堵轉(zhuǎn),，快速相應(yīng)性能好,，輸出功率大，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小;有方波驅(qū)動(dòng)和正弦波驅(qū)動(dòng)兩種方式,，控制性能好,，為機(jī)電一體化產(chǎn)品)。
(5)異步型三相交流伺服電機(jī)(轉(zhuǎn)子與籠型異步電機(jī)相似,，必須配驅(qū)動(dòng)器,，采用矢量控制，擴(kuò)大了恒功率調(diào)速范圍,，多用于機(jī)床主軸調(diào)速系統(tǒng)),。
直流伺服電機(jī)
(1)印制繞組直流伺服電機(jī)(盤形轉(zhuǎn)子、盤形定子軸向粘接柱狀磁鋼,，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小,，無(wú)齒槽效應(yīng)，無(wú)飽和效應(yīng),，輸出轉(zhuǎn)矩大),。
(2)線繞盤式直流伺服電機(jī)(盤形轉(zhuǎn)子、定子軸向粘接柱狀磁鋼,，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小,，控制性能優(yōu)于其他直流伺服電機(jī),，效率高，輸出轉(zhuǎn)矩大),。
(3)杯型電樞永磁直流電機(jī)(空心杯轉(zhuǎn)子,，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小,，適用于增量運(yùn)動(dòng)伺服系統(tǒng))。
(4)無(wú)刷直流伺服電機(jī)(定子為多相繞組,，轉(zhuǎn)子為永磁式,，帶轉(zhuǎn)子位置傳感器，無(wú)火花干擾,，壽命長(zhǎng),，噪聲低),。
力矩電機(jī)
(1)直流力矩電機(jī)(扁平結(jié)構(gòu),，極數(shù)槽數(shù)換向片數(shù)串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)多;輸出轉(zhuǎn)矩大，低速或堵轉(zhuǎn)下可連續(xù)工作,，機(jī)械和調(diào)節(jié)特性好,，機(jī)電時(shí)間常數(shù)小)。
(2)無(wú)刷直流力矩電機(jī)(與無(wú)刷直流伺服電機(jī)結(jié)構(gòu)相似,，但為扁平狀,，極數(shù)槽數(shù)串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)多;輸出轉(zhuǎn)矩大，機(jī)械和調(diào)節(jié)特性好,，壽命長(zhǎng),，無(wú)火花，噪聲低),。
(3)籠型交流力矩電機(jī)(籠型轉(zhuǎn)子,，扁平結(jié)構(gòu)，極數(shù)槽數(shù)多,，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,，機(jī)電時(shí)間常數(shù)小，可長(zhǎng)期堵轉(zhuǎn)運(yùn)行,，機(jī)械特性較軟),。
(4)實(shí)心轉(zhuǎn)子交流力矩電機(jī)(鐵磁材料實(shí)心轉(zhuǎn)子，扁平結(jié)構(gòu),，極數(shù)槽數(shù)多,，可長(zhǎng)期堵轉(zhuǎn)，運(yùn)行平滑,，機(jī)械特性較軟),。
步進(jìn)電機(jī)
(1)反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)(定轉(zhuǎn)子均由硅鋼片疊成，轉(zhuǎn)子鐵心上無(wú)繞組,，定子上有控制繞組;步距角小,，啟動(dòng)與運(yùn)行頻率較高，步距角精度較低,，無(wú)自鎖力矩),。
(2)永磁步進(jìn)電機(jī)(永磁式轉(zhuǎn)子，徑向磁化極性;步距角大,，啟動(dòng)與運(yùn)行頻率低,，有保持轉(zhuǎn)矩，消耗功率比反應(yīng)式小,，但須供正,、負(fù)脈沖電流)。
(3)混合式步進(jìn)電機(jī)(永磁式轉(zhuǎn)子,，軸向磁化極性;步距角精度高,，有保持轉(zhuǎn)矩，輸入電流小,，兼有反應(yīng)式和永磁式兩者的優(yōu)點(diǎn)),。
此外，還有開關(guān)磁阻電機(jī)和直線電機(jī),。
開關(guān)磁阻電機(jī)：定轉(zhuǎn)子均由硅鋼片疊成,，都為凸極式，與極數(shù)相接近的大步距反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)相似,，帶有轉(zhuǎn)子位置傳感器,，轉(zhuǎn)矩方向與電流方向無(wú)關(guān)，調(diào)速范圍小,，噪聲大,，機(jī)械特性由恒轉(zhuǎn)矩區(qū)、恒功率區(qū),、串勵(lì)特性區(qū)三部分組成,。
直線電機(jī)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，導(dǎo)軌等可作為二次導(dǎo)體,，適用于直線往復(fù)運(yùn)動(dòng);高速伺服性能好,，功率因數(shù)和效率高，恒速運(yùn)行性能優(yōu),。
