什么是伺服电机(伺服电机为什么叫伺服)？钛科学2020-10-20 21:22:13
通用电机主要用作连续旋转的设备的动力源。相反，装有控制机构的伺服电机只能以固定的角度旋转，停在准确的位置。利用这一特性，伺服电机被广泛应用于工业领域和业余爱好领域的各种设备控制场景，从工业机器人的关节定位到无线电控制飞机的舵角确定，随处可见。
伺服电机的定义
伺服电机是指控制机构。在科技领域，控制的一方叫主，被控制的一方叫从。据说servo和slave都来源于拉丁语Servus。
也就是说，伺服电机这个名字的意思就是“忠实地按照指令工作”的电机。只要能控制旋转位置和速度，不管是什么机构的电机都叫“伺服电机”。
因此，有时步进电机和无芯电机包含在伺服电机中。在这里，我们解释装有编码器(旋转检测器)并使用驱动器根据这些信息控制速度和位置(角度)的伺服电机的类型。
伺服电机和步进电机的区别
步进电机和伺服电机一样，都装有通过接收外部信号来控制旋转角度的机构。它们可以执行设备定位和其他操作，但它们有以下不同之处。
1.控制方式
电机通过编码器(旋转检测器)检测旋转位置，并将编码器检测到的信息反馈给控制器控制位置。因此，可以实现高精度的停止，并且即使停止在旋转过程中，如果位置偏离，也可以返回到原始位置。另一方面，步进电机的旋转角度与脉冲数成比例，并且驱动器通过从控制器接收该脉冲信号来控制位置。所以实际上它不需要检测位置的机构，所以它无法识别位置的偏差。因此，由于意外的负载波动和其他原因，可能会出现失步(指示的旋转角度与电机旋转不同步)。
①伺服电机
程序→控制器(脉冲信号)→驱动器(电流转换)→电机→编码器(编码器信号)→驱动器(动作信息)→控制器
②步进电机
程序→控制器(脉冲信号)→驱动器(电流转换)→电机
2.扭矩/速度
伺服电机在低速和高速区域都能产生稳定的转矩，因此可以高速运行。步进电机只能在低速区产生较高的转矩，而在高速区转矩下降，因此不适合高速旋转。
3.费用
由于伺服电机需要使用价格昂贵的旋转编码器和伺服控制器件(伺服驱动器)，成本高于步进电机。
4.加速性能
步进电机从静止加速到工作速度(通常为每分钟几百转)需要200 ~ 400毫秒。交流伺服系统具有良好的加速性能，从静止加速到其额定转速3000RPM只需几毫秒，因此可用于需要快速启停的控制场合。
伺服电机的历史
随着工业机器人的进步，伺服技术有了很大的发展。
美国从20世纪50年代开始重视工厂自动化，开始了以带式输送机、自动化装置、工业机器人为代表的自动化进程。工业机器人早期的自动化装置和执行机构采用液压和气动定位，存在精度、使用稳定性、管路和漏油等问题。
之后，随着五六十年代DC伺服电机技术的不断发展，实用性的提高，开始应用于工业机器人中，替代出现问题的液压和气动机构。
80年代出现交流伺服电机，机器人有追求更小更轻的趋势。交流伺服电机由于实用性强，现在几乎应用于所有的工业设备产品中。
伺服电机的类型
伺服电机可分为DC伺服电机和交流伺服电机。
DC伺服电机
有刷DC电机驱动的伺服电机。与交流电机相比，DC电机更容易控制，体积更小，价格更低，因此在过去被广泛使用。但是随着交流电机控制技术的发展，现在使用的机会越来越少。
交流伺服电机
交流电机驱动的伺服电机。它的控制比DC电机复杂，但随着控制技术的发展，它现在是应用最广泛的伺服电机。
根据驱动电机的类型，交流伺服电机可分为同步(SM)型和感应(IM)型。两者的区别在于是否使用永磁体。
同步(SM)型使用永久磁铁。电机输出功率越高，使用的永磁体越贵，所以成本也就越高。因此多用于输出功率较低(小于10kW)的地区。如今，随着高性能永磁体的出现，同步型成为主流产品。
感应(IM)型不使用永磁体，用于输出功率大(10kW以上)的领域。
伺服电机的使用
伺服电机具有精确定位控制的优点，因此广泛应用于工业机器人和精密机械的控制中。
/工业机器人关节
/人形(人形)机器人的关节
食品机械的控制装置
/包装机械的控制装置
/输送装置的皮带机构
/电动车自动门等。
用于液晶和半导体检测设备等的X-Y工作台。
/冲压和辊式进料器
/机床和检验设备的旋转工作台
/压力装置的控制
/焊接设备的控制
/树脂成型机的控制
/娱乐设备的控制
/无线电控制等爱好。
/涂层和蒸汽沉积设备
液晶和半导体的旋转清洗装置
结论:
综上所述，交流伺服系统在很多方面都优于步进电机。然而，在一些低需求的情况下，步进电机经常被用作执行电机。因此，在控制系统的设计过程中，要综合考虑控制要求、成本等各种因素，选择合适的控制电机。
