什么是伺服電機？伺服電機的應用及原理

更新時間：2024-07-10

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什么是伺服電機？

什么是伺服電機？伺服電機的應用及原理

伺服電機是內置編碼器、可以自由確定位移的電機的總稱。伺服一詞源自“仆人"一詞，表示它按照設定的方式運行。常用于機器人和加工機器。

雖然伺服電機很少見于家庭使用，但它們廣泛應用于工業應用。

一個例子是汽車工廠的裝配機器人。通過使用伺服電機，可以快速準確地組裝許多零件。

在汽車工廠中，使用伺服電機的機器人也用于噴漆和焊接工作。根據程序的不同，可以準確、快速地再現相同的動作。

此外，半導體制造設備和醫療設備等精密工業設備需要高再現性和準確性。許多伺服電機被用于大大小小的生產設備中。

目前，作為小型交流伺服電機，廣泛采用的是永磁式同步電機。同步電機由轉子、定子、軸承、機殼等組成。

永磁同步電機的轉子上附有永磁體，定子繞組以圓環形式圍繞轉子。外部連接的接線將交流電傳送至定子繞組。

通電的定子繞組變成電磁體。正如交流電的相位隨頻率變化一樣，電磁體的極性也會隨時間變化。

另一方面，由于轉子中永磁體的極性是固定的，因此它根據定子的相位變化而旋轉。這就是伺服電機的旋轉原理。

大多數伺服電機體積小、容量小。然而，感應電機也可用于大容量伺服電機。

伺服電機最大的特點是帶有編碼器。編碼器允許將電機位移反饋到控制設備。

專用控制裝置用于為伺服電機提供動力。這是一種可以用控制裝置讀取編碼器信號并控制圈數、速度等的裝置。

伺服電機專用的控制設備稱為伺服驅動器或伺服放大器，由電機制造商銷售。

由于步進電機的旋轉量是由一個脈沖決定的，因此可以使用脈沖信號輕松準確地控制旋轉角度和速度。雖然結構簡單、成本低，但會因突然負載而失去同步，且在高轉速時扭矩低、噪聲大。

另一方面，伺服電機通過傳感器檢測旋轉并向驅動器發送反饋信號。比較控制信號和反饋信號并調整輸出以消除差異，從而實現精細控制。

它比步進電機旋轉更平穩，即使在高扭矩、高旋轉和突然負載下也能保持穩定。另一方面，電機和驅動器復雜且昂貴，并且由于它們是通過與反饋信號進行比較來控制的，因此對輸出變化的響應存在延遲。伺服電機用于頻繁啟動和停止，或需要超低速或反轉等詳細控制時。

伺服電機扭矩分為額定扭矩和瞬時最大扭矩。額定扭矩是電機在額定輸出和額定轉速下輸出的扭矩。正常操作時，請使用小于此扭矩。

瞬時最大扭矩是短時間內可以輸出的最大扭矩，可以縮短加減速所需的時間。有可能產生3至5倍額定扭矩的扭矩，但如果繼續以最大瞬時扭矩使用電機，電機的壽命將會縮短。

正常運行時，如果在低于額定扭矩的情況下使用，電機的使用壽命會更長。選擇伺服電機時，需要考慮機器的負載扭矩、轉動慣量、機器控制模式等，找到所需的電機轉速和扭矩。

伺服電機通過連接可編程控制器、伺服放大器、伺服驅動器來使用。

機器人和控制器等電子工作中使用的伺服電機由微電腦板和電池供電。一些伺服電機庫可供使用，因此您只需編寫代碼即可輕松操作它們。