伺服电动机基本知识讲解
第6讲伺服电动机
实验说明
❖ 信号符号连接器针编号码说明 ❖ P-OT CN1-42 信号线为L(0 V) 时伺服电机可以
正转。 ❖ N-OT CN1-43 信号线为L(0 V) 时伺服电机可以
反转。 ❖ /S-ON CN1-40 信号线为L(0 V) 时伺服ON。此时，
请再调整为伺服OFF 的状态。 ❖ +24VIN CN1-47 顺序信号用的控制电源供给端
小的普通直流电动机。 有他励式和永磁式两种，其结构与普通
直流电动机的结构基本相同。
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基本结构
杯形电枢直流伺服电动机的转子由非磁性 材料制成空心杯形圆筒，转子较轻而使转动 惯量小，响应快速。转子在由软磁材料制成 的内、外定子之间旋转，气隙较大。
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无刷直流伺服电动机用电子换向装置 代替了传统的电刷和换向器，使之工作更 可靠。它的定子铁心结构与普通直流电动 机基本相同，其上嵌有多相绕组，转子用 永磁材料制成。
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增量式编码器
❖ 增量式编码器是直接利用光电转换原理输出 三组方波脉冲A、B和Z相；A、B两组脉冲相 位差90.每相为每转一个脉冲，用于基准点定 位。它的优点是原理构造简单，机械平均寿 命可在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠 性高，适合于长距离传输。其缺点是无法输 出轴转动的绝对位置信息。
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绝对式编码器
❖其它Pn600 ～ Pn601 外置式再生电阻器的容量指定以及预约常数。
❖辅助功能的执行Fn000 ～ Fn012 执行JOG 模式运行等辅助性的功 能。
❖监视模式Un000 ～ Un00D 速度和扭矩指令值的监视，可以通过监 视确
认输入/ 输出信号的ON/OFF。
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使用/ 不使用输入信号的切换
机处于单相运行状态，若转子电阻很大，使 临界转差率sm>1，这时合成转矩的方向与电 机旋转方向相反，是一个制动转矩，这就保
伺服电机知识点总结
伺服电机知识点总结一、伺服电机的概念和原理1. 伺服电机是一种能够通过电子控制系统精确控制旋转角度、转速和位置的电动机，其主要用于需要精确控制位置和速度的机械设备中。
伺服电机的工作原理是通过控制电流和电压来实现精确的位置和速度调节。
2. 伺服电机的原理是基于反馈系统，通过测量输出轴的位置或速度，并将测量结果与期望值进行比较，然后通过调整控制信号来实现调节。
3. 伺服电机通常由电机、编码器、控制器和驱动器四个部分组成。
其中电机负责提供动力，编码器用于测量位置或速度，控制器用于接收输入信号并计算控制信号，而驱动器则用于将控制信号转换为适合电机的电流和电压。
二、伺服电机的特点和优势1. 精确控制：伺服电机能够实现非常精确的位置、速度和转角控制，通常能够达到几千分之一甚至更高的精度。
2. 高性能：伺服电机具有良好的动态特性和响应速度，能够快速进行调节并适应各种工况。
3. 可靠性：伺服电机能够稳定工作在各种环境条件下，并具有较高的寿命和可靠性。
4. 灵活性：伺服电机能够根据不同的应用需求进行灵活的调节和控制，适用范围广。
5. 低能耗：伺服电机能够在工作时根据需要调整功率和能耗，相比传统的电动机能够实现更高的节能效果。
6. 自动化控制：伺服电机可以与各种自动化控制系统集成，实现全面的智能化控制。
三、伺服电机的应用领域1. 机床设备：伺服电机广泛应用于数控机床、加工中心、车床等机械设备中，能够实现精确的切削和加工控制。
2. 包装设备：伺服电机能够在包装机、封口机、打码机等设备中实现高速精准的控制，提高了包装生产效率和质量。
3. 机械手臂：伺服电机可以用于各种类型的机械手臂中，能够实现精确的位置和角度控制，满足不同工厂的自动化生产需求。
4. 自动化设备：伺服电机可以应用于各种自动化生产线，包括装配线、输送线、搬运机等设备中，实现高效的自动化生产。
5. 医疗设备：伺服电机广泛应用于医疗器械、手术机器人等设备中，能够实现高精度的操作和控制。
伺服电机知识汇总(直流-交流伺服电机)
伺服电机知识汇总（直流/交流伺服电机）伺服电机servomotor“伺服”一词源于希腊语“奴隶”的意思。
“伺服电机”可以理解为绝对服从控制信号指挥的电机：在控制信号发出之前，转子静止不动;当控制信号发出时，转子立即转动;当控制信号消失时，转子能即时停转。
伺服电机是自动控制装置中被用作执行元件的微特电机，其功能是将电信号转换成转轴的角位移或角速度。
伺服电机分为交流伺服和直流伺服两大类交流伺服电机的基本构造与交流感应电动机(异步电机)相似。
在定子上有两个相空间位移90°电角度的励磁绕组Wf和控制绕组WcoWf，接恒定交流电压，利用施加到Wc上的交流电压或相位的变化，达到控制电机运行的目的。
交流伺服电机具有运行稳定、可控性好、响应快速、灵敏度高以及机械特性和调节特性的非线性度指标严格(要求分别小于10%～15%和小于15%～25%)等特点。
直流伺服电机基本构造与一般直流电动机相似。
电机转速n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j，式中E 为电枢反电动势，K为常数，j为每极磁通，Ua、Ia为电枢电压和电枢电流，Ra为电枢电阻，改变Ua或改变φ，均可控制直流伺服电动机的转速，但一般采用控制电枢电压的方法，在永磁式直流伺服电动机中，励磁绕组被永久磁铁所取代，磁通φ恒定。
直流伺服电动机具有良好的线性调节特性及快速的时间响应。
直流伺服电机的优点和缺点优点：速度控制精确，转矩速度特性很硬，控制原理简单，使用方便，价格便宜。
缺点：电刷换向，速度限制，附加阻力，产生磨损微粒(无尘易爆环境不宜)交流伺服电机的优点和缺点优点：速度控制特性良好，在整个速度区内可实现平滑控制，几乎无振荡，90%以上的高效率，发热少，高速控制，高精确度位置控制(取决于编码器精度)，额定运行区域内，可。
伺服电动机PPT课件
采用电枢控制时，其机械特性方程为：
n=
Uc Ce
Ra CeCt 2
T
励磁绕组接与恒压直流电 源Uf上，流过恒定励磁电 流If，产生恒定磁通Φ，将 控制电压Uc加在电枢绕组 上来控制电枢电流Ic，进 而控制电磁转矩T杯型转子
2.工作原理
工作时，在励磁绕组上加单相交流
电Uf，在控制绕组上加控制信号电压 Uc，二者同频率，由于电流If和Ic在相 位上相差90°，它们产生的磁通Φf和 Φc在相位上也相差90°，于是在空间 产生一个两相旋转磁场。此时交流伺
服电动机的转子向某一个方向旋转。
当控制信号电压为零时，如果转子是
“伺服”的含义 Servomechanism “伺服”—词源于希腊语“奴隶”的意思。
伺服电机（servo motor ）又称执行电动机，在自动控 制系统中，它的转矩和转速受信号电压控制。当信号电压 的大小和相位发生变化时，电动机的转速和转动方向将非 常灵敏和准确地跟着变化。当信号消失时，转子能及时地 停转。
(2)转子的惯性小，即能实现迅速起动、停转。 (3)控制功率小，过载能力强，可靠性好。 (4)无“自转”现象，伺服电动机在控制电压消失后，应 立即停转；
伺服电动机典型生产厂家 德国西门子，产品外形有：
伺服电机
伺服电机驱动器
日本松下及安川，产品外形有：
松下交流伺服电机及驱动器
安川伺服电机驱动器
驱动器
复习
1．熟悉交流伺服电动机的结构、原理和特点。 2. 熟悉直流伺服电动机的结构、原理和特点。 3．掌握伺服电动机的维护方法。 4．了解伺服驱动器。
伺服电机的工作原理
伺服电机的工作原理引言概述：伺服电机是一种常用的电动机，具有精确控制位置和速度的能力。
它在许多领域中广泛应用，如机器人技术、自动化生产线以及航空航天等。
本文将详细介绍伺服电机的工作原理。
一、电机构成1.1 电机转子伺服电机的转子通常由永磁体或电磁体组成。
永磁体转子由永磁材料制成，具有固定的磁场。
电磁体转子则通过电流激励产生磁场。
转子的磁场与定子的磁场相互作用，产生转矩，驱动电机运动。
1.2 电机定子伺服电机的定子由一组线圈组成，称为绕组。
绕组通常由导线绕制而成，通过电流激励产生磁场。
定子的磁场与转子的磁场相互作用，产生转矩，驱动电机运动。
1.3 电机控制器伺服电机的控制器是整个系统的核心部分。
它接收来自传感器的反馈信号，计算出控制电机运动所需的参数，并输出控制信号给电机驱动器。
控制器通过调整电机驱动器的输入信号，实现对电机的精确控制。
二、反馈系统2.1 位置反馈伺服电机通常配备位置传感器，用于实时监测电机转子的位置。
位置传感器可以是光电编码器、霍尔传感器或者磁编码器等。
通过获取转子位置信息，控制器可以实时调整电机的输出，使其达到预定位置。
2.2 速度反馈除了位置反馈，伺服电机还可以配备速度传感器，用于实时监测电机的转速。
速度传感器可以是霍尔传感器、转矩传感器或者光电编码器等。
通过获取转速信息，控制器可以精确控制电机的速度，使其满足应用需求。
2.3 加速度反馈为了更好地控制电机的运动过程，一些伺服系统还配备加速度传感器。
加速度传感器可以实时监测电机的加速度变化，从而帮助控制器更精确地调整电机的输出信号，使其实现平稳加速和减速。
三、闭环控制3.1 控制信号计算基于反馈系统提供的位置、速度和加速度信息，控制器通过算法计算出控制信号。
这些信号包含了电机的电流、电压或脉冲等信息，用于驱动电机。
3.2 控制信号输出控制信号由控制器输出给电机驱动器。
电机驱动器根据控制信号的特点，通过合适的方式调整电机的输入电流、电压或者脉冲信号，从而实现对电机的精确控制。
伺服电机 基础知识
伺服电机基础知识
伺服电机是一种能够将输入的脉冲信号转换为相应的角位移或线性位移的装置，具有快速响应、精确控制和稳定性高等特点。
以下是伺服电机的基础知识：
1. 工作原理：伺服电机内部通常包括一个电机（如直流或交流电机）和一个编码器。
当输入一个脉冲信号时，电机会产生一定的角位移或线性位移，同时编码器会反馈电机的实际位置。
驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整电机转动的角度或距离，以达到精确控制的目的。
2. 分类：伺服电机主要分为直流伺服电机和交流伺服电机两大类。
此外，根据有无刷之分，直流伺服电机又可以分为有刷伺服电机和无刷伺服电机。
3. 特点：
精确控制：伺服电机能够精确地跟踪和定位目标值，实现高精度的位置和速度控制。
快速响应：伺服电机具有快速的动态响应，能够在短时间内达到设定速度并快速停止。
稳定性高：伺服电机具有较高的稳定性，能够连续工作而不会出现较大的误差。
噪声低：交流伺服电机通常采用无刷设计，运行时噪声较低。
维护方便：伺服电机的结构和维护都比较简单，便于使用和维护。
4. 应用领域：伺服电机广泛应用于各种需要精确控制和快速响应的场合，如数控机床、包装机械、纺织机械、机器人等领域。
5. 选型原则：在选择伺服电机时，需要考虑电机的规格、尺寸、转速、负载等参数，以及实际应用场景和工作环境等因素。
6. 日常维护：为了保持伺服电机的良好性能和使用寿命，需要定期进行清洁和维护，如检查电机表面是否有灰尘、油污等，检查电机的接线是否牢固等。
以上是关于伺服电机的基础知识，如需了解更多信息，建议咨询专业人士。
【工控知识】伺服的基本知识
【工控知识】伺服的基本知识1.什么是伺服？为什么要用伺服？伺服系统定义：实现输出变量精确地跟随或复现输入变量的控制系统。
对运动控制的要求越来越高，伺服控制应运而生，2.什么是伺服电机？它有什么特点？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。
分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。
伺服点的特点在这里和步进电机相比较下说的更清楚点:1、控制精度不同两相混合式步进电机步距角一般为3.6°、1.8°，五相混合式步进电机步距角一般为0.72 °、0.36°。
也有一些高性能的步进电机步距角更小。
如四通公司生产的一种用于慢走丝机床的步进电机，其步距角为0.09°；德国百格拉公司（BERGER LAHR）生产的三相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。
交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。
以松下全数字式交流伺服电机为例，对于带标准2500线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360°/10000=0.036°。
对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收217=131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360°/131072=9.89秒。
是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。
2、低频特性不同步进电机在低速时易出现低频振动现象。
振动频率与负载情况和驱动器性能有关，一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。
这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。
伺服电动机知识介绍
伺服电动机伺服电动机又称为执行电动机，在自动控制系统中作为执行元件。
它将输入的电压信号转变为转轴的角位移或角速度输出，改变输入信号的大小和极性可以改变伺服电动机的转速与转向，故输入的电压信号又称为控制信号或控制电压。
根据使用电源的不同，伺服电动机分为直流伺服电动机和交流伺服电动机两大类。
直流伺服电动机输出功率较大，功率范围为1～600瓦，有的甚至可达上千瓦；而交流伺服电动机输出功率较小，功率范围一般为0.1～100瓦。
6.1.1 直流伺服电动机直流伺服电动机实际上就是他励直流电动机，其结构和原理与普通的他励直流电动机相同，只不过直流伺服电动机输出功率较小而已。
当直流伺服电动机励磁绕组和电枢绕组都通过电流时，直流电动机转动起来，当其中的一个绕组断电时，电动机立即停转，故输入的控制信号，既可加到励磁绕组上，也可加到电枢绕组上：若把控制信号加到电枢绕组上，通过改变控制信号的大小和极性来控制转子转速的大小和方向，这种方式叫电枢控制；若把控制信号加到励磁绕组上进行控制，这种方式叫磁场控制。
磁场控制有严重的缺点（调节持性在某一范围不是单值函数，每个转速对应两个控制信号），使用的场合很少。
直流伺服电动机进行电枢控制时，电枢绕组即为控制绕组，控制电压直接加到电枢绕组上进行控制。
而励磁方式则有两种：一种用励磁绕组通过直流电流进行励磁，称为电磁式直流伺图7.1 直流伺服电动机电枢控制线路图服电动机；另一种使用永久磁铁作磁极，省去励磁绕组，称为永磁式直流伺服电动机。
直流伺服电动机进行电枢控制的线路如图7.1所示，励磁绕组接到电压恒定为的直流电源上，产生励磁电流，从而产生励磁磁通，电枢绕组接控制电压，那么直流伺服电动机电枢回路的电压平衡方式为若不计电枢反应的影响，电机的每极气隙磁通将保持不变，则电动机的电磁转矩公式为1. 机械特性由上面三式可得到电枢控制的直流伺服电动机的机械特性方程式为错误！（7.1）改变控制电压，而机械特性的斜率不变，故其机械特性是一组平行的直线，如图7.2所示。
伺服电动机PPT课件
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伺服电动机
怎样消除“自转”现象？
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伺服电动机
当控制电压UC=0，只有励磁电压Uf时， 在单个绕组中通入交流电流产生的单相脉 动磁场可分为两个大小相等、方向相反的 旋转磁场，正向旋转磁场对转子产生拖动 转矩T+，反向旋转磁场对转子产生制动转 矩T－。当增大转子电阻，使sm≥1时，其合 成转矩T在电动机工作状态时成为负值，即 当控制电压消失后，处于单相运行的电动 机由于电磁转矩为制动性质。当电动机正 转时失去控制电压，产生的总转矩T为负 （0＜s＜ 1）；而反转时失去控制电压，
变，能在宽广的范围内连续调节。
(2)转子的惯性小，即能实现迅速起动、停转。
(3)控制功率小，过载能力强，可靠性好。
(4)无“自转”现象，伺服电动机在控制电压消失后，
应立即停转；
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伺服电动机
伺服电动机典型生产厂家 德国西门子，产品外形有：
伺服电机
伺服电机驱动器
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伺服电动机
日本松下及安川，产品外形有：
控制电机主要用于自动控制系统和计算装置中，着重于特 性的精度和对控制信号的快速响应等。
普通电机主要用于电力拖动系统中，用来完成机电能量的 转换，着重于启动和运转状态能力指标的要求。
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伺服电动机
控制电机的特点
1.控制电机在自动控制系统和计算装置中作为执行元件、 检测元件和解算元件。
2.控制电机的输出功率较小，一般从数百豪瓦到数百瓦。
控制电机的应用
控制电机在现代工业自动控制系统、现代科学技术和军事 装备中是必不可少的重要设备。如在数控机床、火炮和雷达的 自动定位、飞机的自动驾驶以及医疗等方面都有广泛的应用。
伺服电动机的基本结构和工作原理
伺服电动机的基本结构和工作原理1.电动机本体：伺服电动机的本体通常由定子和转子两部分组成。
定子是由一组线圈组成，通常由铜线绕成。
定子上的线圈通过外加电流产生磁场。
转子则是电动机内部的转动部分，通常由磁体组成。
通过定子的磁场与转子的磁场之间的相互作用，实现电能到机械能的转化。
2.编码器：编码器是伺服电动机功能的重要组成部分。
它能够实时监测电动机转子的位置，并将其反馈给控制器。
编码器通常分为绝对编码器和增量编码器两种类型。
绝对编码器可以直接读取到电动机转子在一个完整运动周期内的位置，不受电源开关等因素的影响。
而增量编码器则是根据转子的运动计算脉冲信号的数量，通过计算差值来获得转子的位置。
3.驱动器：驱动器是控制伺服电动机运转的重要组成部分。
它接收控制器发出的指令，并将其转化为电流或电压信号，控制电动机的旋转。
驱动器通常分为两种类型，即电流型驱动器和速度型驱动器。
电流型驱动器能够根据控制器发出的电流信号，调节电动机输出的扭矩大小。
速度型驱动器则是根据控制器发出的速度信号，调节电动机的旋转速度。
4.控制器：控制器是伺服电动机的大脑，负责整个系统的运行和控制。
控制器接收用户或系统发出的指令，并将其转化为相应的电流、电压或速度信号，与驱动器进行通信，控制电动机的运动。
当电能供给到伺服电动机时，电流通过定子线圈产生磁场。
在转子上的磁体感受到定子磁场的作用力，开始旋转。
转子的位置由编码器实时监测，并通过反馈信号传送给控制器。
控制器根据编码器的反馈信号与用户或系统发出的指令进行比较，计算出与转子位置相对应的控制信号，并将其发送给驱动器。
驱动器根据控制信号调节输出的电流或电压信号，控制电动机的扭矩或旋转速度。
驱动器将调节后的电流或电压信号传输到定子线圈，改变定子磁场的强度，从而调整转子的运动状态。
当电动机的转子运动偏离设定的位置时，编码器将再次监测到该偏差，并通过反馈信号传给控制器，控制器再次计算并发出相应的控制信号，驱动器调整电流或电压信号，使转子回到设定的位置。
伺服电机工作原理
伺服电机工作原理引言概述：伺服电机是一种常见的电机类型，具有精准控制和稳定性强的特点。
本文将详细介绍伺服电机的工作原理。
一、电机基本原理1.1 电磁感应原理伺服电机的工作原理基于电磁感应原理。
当通过电流流过电机的线圈时，会产生磁场。
在磁场的作用下，电机的转子会受到力矩的作用而旋转。
1.2 磁场与电流的关系伺服电机的磁场是通过永磁体或电磁线圈产生的。
永磁体的磁场是恒定的，而电磁线圈的磁场可以通过改变电流大小来调节。
电流越大，磁场越强，电机的转速也会相应增加。
1.3 电机的控制方式伺服电机的控制方式通常采用反馈控制，即通过传感器获取电机的转速或位置信息，并将其与期望值进行比较，然后调节电流以实现精确的控制。
这种控制方式可以使电机在负载变化或外界干扰的情况下保持稳定运行。
二、伺服电机的组成部分2.1 电机驱动器伺服电机的驱动器是控制电机运行的核心部件。
它接收来自控制器的指令，并将其转化为电机驱动所需的电流信号。
驱动器通常包括功率放大器、电流传感器和保护电路等组件。
2.2 反馈传感器反馈传感器是伺服电机的重要组成部分，用于实时监测电机的转速或位置信息。
常见的反馈传感器包括编码器、霍尔传感器和光电传感器等。
通过反馈传感器提供的准确信息，控制器可以及时调整驱动器输出的电流信号，使电机保持稳定运行。
2.3 控制器控制器是伺服电机系统的智能中枢，负责接收用户的指令并控制电机的运行。
控制器通常包括微处理器、存储器和输入输出接口等组件。
它通过与驱动器和反馈传感器的协同工作，实现对电机的精确控制。
三、伺服电机的工作模式3.1 速度控制模式伺服电机可以通过控制器调节驱动器输出的电流信号来控制电机的转速。
控制器根据反馈传感器提供的转速信息与期望值进行比较，然后调整输出信号，使电机的转速保持在期望值附近。
3.2 位置控制模式伺服电机还可以通过控制器调节驱动器输出的电流信号来控制电机的位置。
控制器根据反馈传感器提供的位置信息与期望值进行比较，然后调整输出信号，使电机的位置达到期望值。
伺服电机相关知识点总结
伺服电机相关知识点总结一、工作原理1. 构成要素伺服电机主要由电机本体、编码器、控制器和电源组成。
其中电机本体是用来提供驱动力的核心部件，编码器用来测量电机转动的位置和速度，控制器通过对编码器反馈信号的处理和输入信号进行比较计算，控制电机输出所需的位置、速度和力，电源则为整个系统提供电能。
2. 工作原理伺服电机主要通过控制器对电机的输出信号进行监控和调节，使其按照要求的位置、速度和力进行运动。
当接收到输入信号后，控制器会根据编码器反馈的实际状态和输入信号进行计算，然后输出相应的控制信号给电机，以调整电机的转速和转动位置，从而达到控制所需的运动状态。
二、特点1. 高精度伺服电机具有高精度的运动控制能力，可以实现高速运动和高精度的定位。
这使得它在需要精准位置控制的场合下具有重要应用价值，比如数控机床、印刷设备等领域。
2. 高可靠性伺服电机采用闭环控制系统，具有良好的抗干扰能力和自动调节能力，可对系统的参数进行在线调整，能够保证系统在不同负载、速度和环境条件下都能稳定、可靠地工作。
3. 高响应速度伺服电机的响应速度很快，能够在微秒级的时间内对输入信号作出快速准确的反应，因此它适用于需要高速反应的控制系统，比如自动装配线、机器人等。
4. 高功率密度伺服电机的功率密度较高，具有较小的体积和重量，因此适用于限定空间内的应用场合。
5. 多种控制模式伺服电机支持位置控制、速度控制和力控制等多种控制模式，能够满足不同应用场合的需求。
三、应用领域1. 机器人伺服电机在工业机器人、服务机器人和特种机器人等各种类型的机器人中得到广泛应用，用于实现机器人的各种运动功能，如运动控制、夹持操作、轨迹规划等。
2. 自动化装配线伺服电机在汽车工业、电子工业、食品包装等领域的自动化装配线上得到广泛应用，用于控制输送带、机械手、夹具等设备的运动。
3. 数控机床伺服电机在数控机床的主轴、进给系统和切削运动等方面得到广泛应用，能够实现高速、高精度的工件加工。
伺服电机结构和工作原理
（2）相位控制 保持控制电压旳幅值不变，仅变化控制电压与 励磁电压间旳相位差。
（3）幅-相控制 同步变化控制电压旳幅值和相位。
二、直流伺服电动机
1．基本构造
老式旳直流伺服电动机动实质是容量较小旳 一般直流电动机，有他励式和永磁式两种，其构 造与一般直流电动机旳构造基本相同。
三、交直流伺服电动机旳区别
直流伺服电动机旳缺陷： ① 电刷和换向器易磨损，换向时产生火花，限制转速 ② 构造复杂，制造困难，成本高 交流伺服电动机旳优点： ① 构造简朴，成本低廉，转子惯量较直流电机小 ② 交流电动机旳容量不小于直流电动机
伺服系统旳性能要求
一、基本要求
1、位移精度高 位移精度：指指令脉冲要求机床工作台旳位移量和该指令脉
1、构造(永磁同步电机) 主要由：定子1、转子5和检测元件8等几部分构成。
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2．工作原理
交流伺服电动机在没有控制电压时，气隙中 只有励磁绕组产生旳脉动磁场，转子上没有开启 转矩而静止不动。当有控制电压且控制绕组电流 和励磁绕组电流不同相时，则在气隙中产生一种 旋转磁场并产生电磁转矩，使转子沿旋转磁场旳 方向旋转。但是对伺服电动机要求不但是在控制 电压作用下就能开启，且电压消失后电动机应能 立即停转。假如伺服电动机控制电压消失后像一 般单相异步电动机那样继续转动，则出现失控现 象，我们把这种因失控而自行旋转旳现象称为自 转。
为消除交流伺服电动机旳自转
现象，必须加大转子电阻r2，这是 因为当控制电压消失后，伺服电动
机处于单相运营状态，若转子电阻
很大，使临界转差率sm>1，这时正 负序旋转磁场与转子作用所产生旳
伺服电机控制原理简单解析
伺服电机控制原理简单解析伺服电机是一种常用的电机控制器，被广泛应用于工业自动化、机械运动控制和机器人等领域。
它以其精准、稳定的运动控制能力而备受推崇。
本文将对伺服电机的控制原理进行简单解析，帮助读者更好地理解伺服电机的工作原理以及其在实际应用中的优势。
一、伺服电机的基本概念伺服电机是一种能够通过控制信号准确控制转速和位置的电机。
它主要由电机本体、编码器、控制器和驱动器等组成。
电机本体通过驱动器接收控制信号，并通过编码器提供的反馈信号进行位置和速度的闭环控制。
这种控制方式能够实现精确的运动控制，使伺服电机成为许多器械和设备中不可或缺的关键部件。
二、伺服电机的工作原理伺服电机的工作原理可以分为两个阶段：控制阶段和执行阶段。
1. 控制阶段控制阶段是指通过控制器生成控制信号，并将其发送给伺服电机驱动器的过程。
控制信号通常由目标位置或目标速度等运动参数组成。
控制器根据预设的运动规划算法，计算出合适的控制信号，并将其传输给驱动器。
2. 执行阶段执行阶段是指驱动器接收到控制信号后，将其转换为电机的转速或转矩指令，并输出给电机。
编码器将电机的实际位置或速度反馈给控制器。
控制器根据反馈信号和目标信号之间的差异，不断调整控制信号，使得电机逐渐接近目标位置或达到目标速度。
这种反馈控制的方式保证了伺服电机的精确度和稳定性。
三、伺服电机的优势伺服电机相比于普通电机具有以下几个明显的优势：1. 高精度控制：伺服电机能够实现高精度的运动控制，常用的控制精度可达到亚微米级别。
这使得它在需要高精度定位和运动控制的应用中得到广泛应用，如半导体制造、医疗设备和光学仪器等领域。
2. 快速响应：伺服电机具有快速响应的特性，其控制频率可以达到几千赫兹。
这意味着伺服电机可以在短时间内完成准确的位置或速度控制。
这使得它在要求高速快速运动的应用中十分适用，如自动化生产线和机器人操作等。
3. 良好的负载适应性：伺服电机能够根据实际负载情况调整输出功率，实现动态负载的自适应。
伺服电动机
盘型电枢直流伺服电动机
定子由永久磁钢和前后磁轭所组成，磁钢可在 圆盘的一侧放置，也可在两侧同时放置。电机 的气隙位于圆盘的两边，圆盘上有电枢绕组， 可分为印制绕组和绕线式绕组。
电枢绕组中的电流沿径向渡过圆盘表面，并与 轴向磁通相互作用而产生转矩。
绕组的径向段为有效部分，弯曲段为端接部分。 常用电枢绕组有效部分的裸导体表面兼做换向
第一节
伺服电动机概述
伺服电动机的概念
又被称为执行电动机 在自动控制系统中作为执行元件，将输入的电
压信号变换成转轴的角位移或角速度而输出而 控制受控对象 伺服电动机可控性好，反应迅速。是自动控制 系统和计算机外围设备中常用的执行元件 输入的电压信号称为控制信号或控制电压，改 变控制电压可以变更伺服电动机的转速及转向 伺服电动机可分为两类：交流伺服电动机和直 流伺服电动机
直流伺服电动机的动态特性
含义:指电动机的电枢上外施阶跃电压时， 电机转速从零开始的增长过程，即
n f (t)
或
f (t)
直流伺服电动机的机电过渡过程
电机的过渡过程由电气和机械的过渡过程相互交叠在一起形 成的
电动机在电枢外施控制电压前牌停转状态，当电枢外施阶跃 电压后，由于电枢绕组有电感，电枢电流不能突然增长，因 而有一个电气过渡过程，即相应电磁转矩的增长也有一个过 程。
另一个方面，在电磁转矩的作用下，电机从停转状态逐渐加 速，由于电枢有一定的转动惯量，电机的转速从零增长到稳 定的转速需要一定的时间，因此应存在一个机械过渡过程
在整个机电过渡过程中，电气和机械过渡过程相互影响。一 方面由于电机的转速由零加速到稳定转速是由电磁转矩（或 电枢电流）所决定；另一方面，电磁转矩或电枢电流又随转 速而变化。因此电机的机电过渡过程是一个复杂的电气、机 械相交叠的物理过程
伺服电机知识培训
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目前，伺服系统的数字控制大都是采用硬件与软件相结合的控制方式，其中软件控制 方式一般是利用微机实现的。这是因为基于微机实现的数字伺服控制器与模拟伺服控制 器相比，具有下列优点： （1） 能明显地降低控制器硬件成本。速度更快、功能更新的新一代微处理机不断涌现， 硬件费用会变得很便宜。体积小、重量轻、耗能少是它们的共同优点。 （2） 可显著改善控制的可靠性。集成电路和大规模集成电路的平均无故障时（MTBF） 大大长于分立元件电子电路。 （3） 数字电路温度漂移小，也不存在参数的影响，稳定性好。 （4） 硬件电路易标准化。在电路集成过程中采用了一些屏蔽措施，可以避免电力电子电 路中过大的瞬态电流、电压引起的电磁干扰问题，因此可靠性比较高。 （5） 采用微处理机的数字控制，使信息的双向传递能力大大增强，容易和上位系统机联 运，可随时改变控制参数。 （6） 可以设计适合于众多电力电子系统的统一硬件电路，其中软件可以模块化设计，拼 装构成适用于各种应用对象的控制算法；以满足不同的用途。软件模块可以方便地增加、 更改、删减，或者当实际系统变化时彻底更新。 （7） 提高(tí gāo)了信息存贮、监控、诊断以及分级控制的能力,使伺服系统更趋于智能化。 （8） 随着微机芯片运算速度和存贮器容量的不断提高(tí gāo)，性能优异但算法复杂的控 制策略有了实现的基础。
国内交流伺服的市场规模2006年估计在20亿人民币左右，市场规模近3年一直 保持了大于25％的年复合增长率，在所有自动化产品中当属发展最快之列。而且 随着世界制造业加速向中国转移，国产(guóchǎn)数控装备在国家政策的扶持下快 速向高性能、高附加值发展，国产(guóchǎn)交流伺服系统的性价比快速提高，交 流伺服系统的市场会继续保持快速增长的势头，预计从2007到2010年复合增长 率在20％以上。但是平均单价也将随着竞争加剧不断下降，每年大约下降10％。
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伺服电动机又叫执行电动机，或叫控制电动机。
在自动控制系统中，伺服电动机是一个执行元件，它的作用是把信号（控制电压或相位）变换成机械位移，也就是把接收到的电信号变为电机的一定转速或角位移。
其容量一般在0.1-100W,常用的是30W以下。
伺服电动机有直流和交流之分。
一、交流伺服电动机
交流伺服电动机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似，如图1所示。
其定子上装有两个位置互差90°的绕组，一个是励磁绕组Rf，它始终接在交流电压Uf上；另一个是控制绕组L，联接控制信号电压Uc。
所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。
交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式，但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性，无“自转”现象和快速响应的性能，它与普通电动机相比，应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。
目前应用较多的转子结构有两种形式：一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子，为了减小转子的转动惯量，转子做得细长；另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子，杯壁很薄，仅0.2-0.3mm，为了减小磁路的磁阻，要在空心杯形转子内放置固定的内定子，如图2所示。
空心杯形转子的转动惯量很小，反应迅速，而且运转平稳，因此被广泛采用。
图1 交流伺服电动机原理图
图2 空心杯形转子伺服电动机结构
交流伺服电动机在没有控制电压时，定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场，转子静止不动。
当有控制电压时，定子内便产生一个旋转磁场，转子沿旋转磁场的方向旋转，在负载恒定的情况下，电动机的
转速随控制电压的大小而变化，当控制电压的相位相反时，伺服电动机将反转。
交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似，但前者的转子电阻比后者大得多，所以伺服电动机与单机异步电动机相比，有三个显著特点：
1、起动转矩大
由于转子电阻大，其转矩特性曲线如图3中曲线1所示，与普通异步电动机的转矩特性曲线2相比，有明显的区别。
它可使临界转差率S0＞1，这样不仅使转矩特性（机械特性）更接近于线性，而且具有较大的起动转矩。
因此，当定子一有控制电压，转子立即转动，即具有起动快、灵敏度高的特点。
图3 伺服电动机的转矩特性
2、运行范围较宽
如图3所示，较差率S在0到1的范围内伺服电动机都能稳定运转。
3、无自转现象
正常运转的伺服电动机，只要失去控制电压，电机立即停止运转。
当伺服电动机失去控制电压后，它处于单相运行状态，由于转子电阻大，定子中两个相反方向旋转的旋转磁场与转子作用所产生的两个转矩特性（T1－S1、T2－S2曲线）以及合成转矩特性（T－S曲线）如图4所示，与普通的单相异步电动机的转矩特性（图中T′－S曲线）不同。
这时的合成转矩T是制动转矩，从而使电动机迅速停止运转。
图4 伺服电动机单相运行时的转矩特性
图5是伺服电动机单相运行时的机械特性曲线。
负载一定时，控制电压Uc愈高，转速也愈高，在控制电压一定时，负载增加，转速下降。
图5 伺服电动机的机械特性
交流伺服电动机的输出功率一般是0.1-100W。
当电源频率为50Hz，电压有36V、110V、220、380V；当电源频率为400Hz，电压有20V、26V、36V、115V等多种。
交流伺服电动机运行平稳、噪音小。
但控制特性是非线性，并且由于转子电阻大，损耗大，效率低，因此与同容量直流伺服电动机相比，体积大、重量重，所以只适用于0.5-100W的小功率控制系统。
二、直流伺服电动机
直流伺服电动机的结构和一般直流电动机一样，只是为了减小转动惯量而做得细长一些。
它的励磁绕组和电枢分别由两个独立电源供电。
也有永磁式的，即磁极是永久磁铁。
通常采用电枢控制，就是励磁电压f一定，建立的磁通量Φ也是定值，而将控制电压Uc加在电枢上，其接线图如图6所示。
图6 直流伺服电动机接线图
直流伺服电动机的机构特性（n=f(T)）和直流他励电动机一样，也用下式表示：
n=Uc/KE×Φ-Ra/KE×KT×Φ×T
图7 是直流伺服电动机在不同控制电压下（Uc为额定控制电压）的机械特性曲线。
由图可见：在一定负载转矩下，当磁通不变时，如果升高电枢电压，电机的转速就升高；反之，降低电枢电压，转速就下降；当Uc＝0时，电动机立即停转。
要电动机反转，可改变电枢电压的极性。
图7 直流伺服电动机的n=f(T)曲线
直流伺服电动机和交流伺服电动机相比，它具有机械特性较硬、输出功率较大、不自转，起动转矩大等优点。