直流(DC)与交流(AC)伺服电机及驱动
直流与交流伺服区别和性能
直流复励电动机：电动机的磁通由两个绕组内的励磁电流产生。 4、直流电动机的技术数据 重点掌握额定效率与额定温升。
额定效率=输出功率/输入功率 额定温升指电动机的温度允许超过环境温度的最高允许值。铭牌上的温升是指电动机绕组的最高温升。
1. 三相异步电动机的基本结构 三相异步电动机的构造也分为两部分：定子与转子。 （1）定子： 定子是电动机固定部分，作用是用来产生旋转磁场。
它主要由定子铁心、定子绕组和机座组成。 （2）转子： 转子是重点掌握的部分，转子有两种，鼠笼式与绕线式。掌握他们各自的特点与区别。
鼠笼式用于中小功率（100k以下）的电动机，他的结构简单，工作可靠，使用维护方便。
绕线式可以改善启动性能和调节转速，定子与转子之间的 气隙大小，会影响电动机的性能，一般气隙厚度为0.2-1.5mm之间。 掌握定子绕组的接线方法。
2. 三相异步电动机的工作原理 掌握公式n1=60f/P、S=(n1-n)/n1、n=(1-S)60f/P，同时明白它们的意义（很重要），要能够灵活运用这些公式，进行计算。
5. 三相异步电动机的起动 （1）直接起动 启动时转差率为1，转子中感应电动势很大，转子电流也很大。
当电动机在额定电压下启动时，称为直接启动，直接启动的电流约为额定电流的5-7倍。
一般来说，额定功率为7.5kw以下的小容量异步电动机可直接起动。 直接起动控制线路所用电器包括组合开关、按钮、交流接触器中间继电器、热继电器及熔断器。
而定子和转子是采用同一电源的，所以，定子和转子中电流的方向变化总是同步的，即线圈中的电流方向变了，同时电磁铁中的电流方向也变，
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。
伺服电机的分类及用途
伺服电机的分类及用途伺服电机是一种用于精密控制系统的电机，通过反馈控制系统来实现准确的位置和速度控制。
伺服电机广泛应用于工业自动化、机器人技术、医疗设备、航空航天、自动驾驶、机床加工等领域。
根据不同的控制方式和结构特点，伺服电机可以分为直流伺服电机（DC Servo Motor）、交流伺服电机（AC Servo Motor）和步进伺服电机（Stepper Servo Motor）等不同类型。
1. 直流伺服电机（DC Servo Motor）直流伺服电机是使用直流电源供电的电机，它具有体积小、响应速度快、控制精度高等特点。
直流伺服电机通常采用编码器进行位置反馈，可以实现准确的位置控制。
直流伺服电机广泛应用于工业机械、机器人、印刷设备、纺织设备等领域。
2. 交流伺服电机（AC Servo Motor）交流伺服电机是使用交流电源供电的电机，它具有功率大、扭矩稳定、寿命长等特点。
交流伺服电机通常采用编码器或者回转变压器进行位置反馈，可以实现高速、高精度的位置和速度控制。
交流伺服电机广泛应用于精密机床、印刷设备、包装设备、纺织设备等领域。
3. 步进伺服电机（Stepper Servo Motor）步进伺服电机是通过将步进电机和趋近器（Driver）结合在一起形成的一种特殊类型的电机。
步进伺服电机具有高扭矩、低噪音、低成本等优点，同时可以实现开环或者闭环控制。
步进伺服电机通常采用编码器进行位置反馈，可以实现高精度的位置和速度控制。
步进伺服电机广泛应用于数控机床、纺织设备、包装设备、印刷设备等领域。
除了上述的主要分类之外，还有一些其他类型的伺服电机。
例如，直线伺服电机（Linear Servo Motor）是一种将旋转运动转换为直线运动的电机，广泛应用于激光切割机、激光打标机、注塑机、剪板机等领域。
扭矩伺服电机（Torque Servo Motor）是一种可以提供连续扭矩输出的电机，通常应用于需要大扭矩输出的机械设备。
机电一体化系统设计 第3章 执行元器件
第 3 章 执行元件的选择与设计
§3-3 交流伺服电机及驱动器
伺服系统的有哪几部分组成 ➢ 机构-结构：接受执行器输出的力、力矩或功率产生机构 运动，完成最终目标。结构部分把各组成部分联成一体， 起支持与定位作用。 ➢ 能源：主要作用是给机械运动提供足够的动力，同时也 向传感器、信息处理器提供所需的能量。 ➢ 伺服电机:（M）驱动信号控制转换电路 电力电子驱动放 大模块, 电流调解单元，速度调解单元 检测装置
6）电机测试方式
通过键盘操作，伺服电机按照参数设定的脉冲频率转动。用于测试位置控制方式。
第 3 章 执行元件的选择与设计
§3-3 交流伺服电机及驱动器
交流伺服系统 PSDD驱动器驱动方式简介
电子齿轮
第 3 章 执行元件的选择与设计
§3-3 交流伺服电机及驱动器
交流伺服系统 PSDD驱动器
（1）电源输入端子：
§3-3 交流伺服电机及驱动器
交流伺服系统 PSDD驱动器驱动方式简介
4）JOG控制方式
通过按键操作控制电机点动。按下按键，电机按设定的参数转动，松开按键， 停止转动。用于手动移动机械装置到某一固定位置。
5）电机零点调试方式
长期使用后，编码器的零点可能偏移。该操作重新将编码器调零。该操作只能 在空载下进行，否则影响精度。
第 3 章 执行元件的选择与设计
§3-1 执行元件的种类、特点及基本要求
一、执行元件的种类及特点
电磁式是将电能变成电磁力，并用该电磁力驱动运行机构运动。 液压式是先将电能变换为液压能并用电磁阀改变压力油的流向，
从而使液压执行元件驱动运行机构运动。 气压式与液压式的原理相同，只是将介质由油改为气体而已。 其他执行元件与使用材料有关，如使用双金属片、形状记忆合金
电机驱动解决方案
电机驱动解决方案引言概述：电机驱动是现代工业领域中不可或缺的一项技术，它广泛应用于各种机械设备中，为其提供动力和控制。
本文将介绍几种常见的电机驱动解决方案，包括直流电机驱动、交流电机驱动、步进电机驱动、无刷直流电机驱动和伺服电机驱动。
一、直流电机驱动1.1 直流电机驱动的原理：直流电机驱动系统由直流电源、电机和控制器组成。
电源提供电流，控制器根据需要调节电流大小和方向，驱动电机工作。
1.2 直流电机驱动的优点：直流电机驱动系统具有启动转矩大、转速范围宽、速度调节范围广、响应快等优点。
适用于需要频繁启停和速度调节的场合。
1.3 直流电机驱动的应用：直流电机驱动广泛应用于自动化生产线、机床、电动汽车等领域。
二、交流电机驱动2.1 交流电机驱动的原理：交流电机驱动系统由交流电源、变频器和电机组成。
变频器将交流电源的频率和电压调节为适合电机工作的频率和电压。
2.2 交流电机驱动的优点：交流电机驱动系统具有结构简单、可靠性高、维护成本低等优点。
适用于需要连续运行和功率大的场合。
2.3 交流电机驱动的应用：交流电机驱动广泛应用于空调、电梯、风力发电等领域。
三、步进电机驱动3.1 步进电机驱动的原理：步进电机驱动系统由控制器和步进电机组成。
控制器根据输入的脉冲信号控制电机的转动角度和速度。
3.2 步进电机驱动的优点：步进电机驱动系统具有定位精度高、响应速度快、结构简单等优点。
适用于需要精确定位和控制的场合。
3.3 步进电机驱动的应用：步进电机驱动广泛应用于打印机、数控机床、机器人等领域。
四、无刷直流电机驱动4.1 无刷直流电机驱动的原理：无刷直流电机驱动系统由无刷直流电机、电调和电池组成。
电调根据输入的信号控制电机的转速和方向。
4.2 无刷直流电机驱动的优点：无刷直流电机驱动系统具有高效、寿命长、噪音低等优点。
适用于需要高效能和低噪音的场合。
4.3 无刷直流电机驱动的应用：无刷直流电机驱动广泛应用于无人机、电动车、家用电器等领域。
交流伺服电机、步进电机、直流伺服电机介绍
交流伺服电机的缺点
• 控制较复杂 • 驱动器参数需要现场调整
– PID参数整定
• 需要更多的连线
驱动器（放大器）工作原理（续）
伺服放大器结构框图
电流PWM控制
• 脉宽调制技术（三角波、正弦波） • 非低噪音模式
驱动器
• 步进电机驱动器（Indexer） • 接受脉冲信号控制绕组电流；环形分配
Torque
IA = 1
IB = 1
P Q Angle
Figure : Rotation in a stepper motor is generated by alternately energizing and de-energizing the poles in the motor’s stator creating torque which turns the rotor.
C1
A2
交流伺服电机结构示意图
交流伺服电机工作原理
• 电子换相（VS 电刷换向）
• 磁极位置检测
霍尔传感器
将3个霍尔传感器装在定子上，各相差120度（不是空间 角度）均布在电机一端。
H1
H2
H3
States 101 100 110 010 011 001
如何放置霍尔传感器？
假设转矩曲线为梯形曲线
三相电流和力矩的关系
Ta
每一相有三个阶段:
• 正向电流 － 1/3 时
Ia
间
• 负向电流 － 1/3 时
Tb
间
• 没有电流 － 1/3 时
Ib
间
在三相中，总是：
Tc
• 一相正向电流
• 一相负向电流
Ic
• 一相没有电流
伺服电机结构及工作原理
伺服电机结构及工作原理伺服电机是一种通过电子控制系统使电机输出轴按照特定角度、角速度或位置进行准确定位和控制的电机。
伺服电机的结构和工作原理主要有以下几种类型：直流伺服电机、交流伺服电机和步进伺服电机。
1. 直流伺服电机（DC Servo Motor）：直流伺服电机是最早应用于工业领域的伺服电机之一，它由稳压电源、电流放大器、转子、电机驱动装置和编码器等几个组成部分构成。
核心部分是转子，由铁芯和绕组组成。
通常采用碳刷和电刷的机械结构与电机配合，通过交流换向而使转子不断转动。
稳压电源提供恒定的电压和电流供电，电流放大器负责放大电流信号，将其传送到电机驱动装置，驱动电机转动。
编码器负责监测转动过程中的位置，将位置信息反馈给电子控制系统。
2. 交流伺服电机（AC Servo Motor）：交流伺服电机采用交流电作为输入信号，其结构和直流伺服电机类似，由转子、定子、电源供电器、电流放大器和编码器等部分组成。
交流伺服电机分为两种类型：感应伺服电机和同步伺服电机。
感应伺服电机是以感应方式工作的，通过变频器和控制器将直流电转换为交流电，使电机能够在不同的转速和转矩下正常工作。
同步伺服电机是通过将交流电直接应用到电机绕组上，有效地提高了转速和转矩的响应速度，并且在精密定位和高速旋转应用中更加稳定和可靠。
3. 步进伺服电机（Stepper Servo Motor）：步进伺服电机具有步进电机和伺服电机的结合特点，其特点是具备高精度位置控制和闭环反馈。
步进伺服电机由步进电机、逻辑控制器、编码器、电流放大器和驱动电路等组成。
步进电机通过电脉冲的方式来控制转动步数，逻辑控制器根据位置反馈信号实现闭环控制，编码器监测转动位置，并将信号传输给逻辑控制器。
电流放大器负责放大信号，驱动电路则将细微的控制信号转化成步进电机可以理解的信号。
步进伺服电机适用于许多需要精确控制转动位置的应用，如CNC机床、电子设备、印刷机械等。
伺服电机的工作原理基于反馈控制系统的闭环，通过电子控制系统不断监测输出轴的角度或位置，将反馈信号与目标角度或位置进行比较，并调整控制信号的幅度和相位，实现输出轴的准确定位和控制。
各种电机的特点及典型应用
各种电机的特点及典型应用电机是将电能转化为机械能的设备，广泛应用于工业、交通、农业等领域。
根据不同的工作原理和应用领域，电机可以分为直流电机、交流电机、步进电机和伺服电机等多种类型。
下面将详细介绍各种电机的特点及典型应用。
1. 直流电机（DC Motor）直流电机是利用直流电源供电，通过电流与磁场之间力的相互作用实现电力转换的电机。
其主要特点如下：-转速可调：转速与电压、电流成正比，通过调节电压或电流可以实现转速调节。
-启动和制动能力强：由于直流电机具有较高的起动扭矩，因此适用于大部分需要启动、制动频繁的场合。
-反向性好：通过改变电流的方向可以实现正转与反转。
-稳定性好：适用于对转速稳定性要求较高的场合。
典型应用：-电动汽车：直流电机因其较高的起动扭矩和调速灵活性，逐渐成为电动汽车的首选驱动电机。
-家电产品：如洗衣机、吸尘器、混合机等，直流电机在家电领域中应用广泛。
-动力传输：直流电机常被用于带动传送带、曳引机构等实现物料的输送和搬运。
2. 交流电机（AC Motor）交流电机是利用交流电源供电，通过电流与磁场之间的相互作用实现电力转换的电机。
其主要特点如下：-结构简单：交流电机结构简单，容量大，体积小。
-转速稳定：在额定电压、频率下运行，转速相对稳定。
-使用方便：交流电源广泛，适用于各种场合。
-成本低：与直流电机相比，交流电机制造成本更低。
典型应用：-空调、冰箱、电风扇等家电产品：交流异步电机被广泛应用于家电产品中。
-工业机械：如起重机、输送机、风机、压缩机等巨大的工业设备中，交流电机应用广泛。
-制冷与暖通设备：交流电机被应用于空调机组、冷水机组、风机盘管等机电设备中。
3. 步进电机（Stepper Motor）步进电机是一种将数字脉冲信号转换为角度或者线性位移的电动机。
其主要特点如下：-高精度：步进电机可以非常准确地控制转轴的位置。
-易于控制：步进电机只需提供驱动信号，无需反馈机制，控制比较简单。
机电一体化系统第三章执行元件
一、 特点
1、稳定性好 2、可控性好 3、响应迅速 4、控制功率低，损耗小 5、转矩大
补偿绕组(c)
励磁绕组 (f) ia
Fr Ua Fc Uf
电枢绕组(a)
直流伺服电动机的结构与一般的电机结构相似，也是 由定子、转子和电刷等部分组成，在定子上有励磁绕组 和补偿绕组，转子绕组通过电刷供电。由于转子磁场和 定子磁场始终正交，因而产生转矩使转子转动。
步进电机驱动电源
Hale Waihona Puke 四、步进电动机的功率放大1．单电压功率放大电路
此电路的优点是电路结构简单，不足 之处是Rc消耗能量大，电流脉冲前后 沿不够陡，在改善了高频性能后，低 频工作时会使振荡有所增加，使低频 特性变坏。
2．高低电压功率放大电路
电源U1为高电压，电源大约为80～150V， U2为低电压电源，大约为5～20V。在绕组 指令脉冲到来时，脉冲的上升沿同时使VT1 和VT2导通。由于二极管VD1的作用，使绕组 只加上高电压U1，绕组的电流很快达到规定 值。到达规定值后，VT1的输入脉冲先变成 下降沿，使VT1截止，电动机由低电压U2供 电，维持规定电流值，直到VT2输入脉冲下 降沿到来VT2截止。 不足之处是在高低压衔接处的电流波形在顶 部有下凹，影响电动机运行的平稳性。
步进电机驱动电源总结
作用：对控制脉冲进行功率放大，以使步进电机获 得足够大的功率驱动负载运行。 1、步进电机是用脉冲供电，且按一定工作方式轮 流作用于各相励磁线圈上。 2、步进电机正反转是靠给各相励磁线圈通电顺序 变化来实现的。 3、速度控制是靠改变控制脉冲的频率实现的。 4、在通电脉冲内使励磁线圈的电流能快速建立， 而在断电时电流能快速消失。
伺服电机控制方式
伺服电机比较
伺服系统
台达ASDA-B系列伺服驱动器介绍：
端子记号 R 、S 、 T U、V、W
名称 主控回路电源输入端 电机连接线
P、D、C
接地端
回生电阻端
两处 连接上位控制器 编码器连接器 通讯连接器（个人电脑）
CN1
CN2 CN3
ASDA-B驱动器模式设置
模式名称
位置模式
模式代号
P
模式码
00
说明
驱动器接受位置命令 ，位置命令有端子台 输入型号形态为脉冲 。 驱动器接受速度命令 ，速度命令有内部寄 存器提供也可外部端 子输入仿真电压（10~+10) 驱动器接受速度命令 ，速度命令仅有内部 寄存器提供。 驱动器受转矩命令， 转矩命令有内部寄存 器提供或有外部端子 输入仿真电压（10~+10)。
2位置控制： 位置控制一般是通过外部输入的脉冲的频率来 确定转速的大小，通过脉冲的个数来确定转的动 的角度。一般应用与定位控制例如数控机床印刷 机械等。 3速度控制： 通过模拟量的输入或直接对寄存器赋值都可以 进行转动速度的控制。
伺服驱动器结构：
主电路： 主电路的结构是采用交-直-交结构与变频器类 似主电路中滤波电路后的发光二极管为电源指示 需注意当外部电源断开时由于滤波器电容给它放 电所以仍能发光故使用伺服驱动器时等指示灯灭 时在接线。
一、伺服系统
伺服系统又称随动系统，是用来精确地跟随或
复现某个过程的反馈控制系统。伺服系统使物体的
位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标 （或给定值）的任意变化的自动控制系统。它的主 要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变 换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和
位置控制非常灵活方便。
永磁同步交流伺服电机结构： 永磁同步交流伺服电机 由定子、转子和编码器构成。
简述伺服电动机的种类特点及应用
简述伺服电动机的种类特点及应用伺服电动机是一种能够精确控制运动位置、速度和加速度的电动机。
它具有高精度、高速度和高可靠性的特点，广泛应用于工业机械、机器人、自动化设备、医疗设备等领域。
根据结构和控制方式的不同，伺服电动机可以分为直流伺服电动机、交流伺服电动机和步进伺服电动机。
1. 直流伺服电动机：直流伺服电动机是应用最广泛的一种伺服电动机。
它的特点是转矩波动小、动态性能好，可以快速响应外部控制信号，适用于高精度、高速度控制的场合。
直流伺服电动机的控制比较简单，通常采用闭环控制系统，通过编码器反馈信号来实时监测电机转速和位置，进而调整电机的电流和电压。
直流伺服电动机的应用非常广泛，如CNC机床、注塑机、纺织机、纸张机械等工业设备，以及医疗设备、机器人、印刷设备等。
它可以实现高速度、高精度的运动控制，满足不同领域的精确定位和稳定运动需求。
2. 交流伺服电动机：交流伺服电动机逐渐取代直流伺服电动机在某些领域的应用，因为它具有结构简单、体积小、维护方便等优点，同时具备较高的动态性能和较大的功率范围。
交流伺服电动机通常采用矢量控制或矢量直流控制方式，通过闭环反馈控制系统来实现位置和速度的精确控制。
交流伺服电动机的应用范围广泛，如自动化机械、半导体设备、食品包装设备、纺织设备等。
它能够实现高精度、高性能的运动控制，在工业生产过程中提高生产效率和产品质量。
3. 步进伺服电动机：步进伺服电动机是将步进电机与伺服控制器相结合的一种电机。
它具有步进电机的精密定位能力和伺服电机的动态性能，能够实现高精度、高分辨率的位置控制。
步进伺服电动机通过闭环控制系统来保证位置的准确性，通常采用编码器或位置传感器来实时反馈位置信息。
步进伺服电动机广泛应用于自动化设备、医疗设备、印刷设备、纺织设备等领域。
它可用于需要高分辨率、高精度定位的场合，如3D打印机、数控雕刻机、纺织机械等。
总的来说，伺服电动机是一种能够实现高精度、高速度和高可靠性运动控制的电动机。
直流伺服电机和交流伺服电机的对比
直流伺服电机和交流伺服电机的对比直流伺服电机和交流伺服电机是工业生产中常见的两种类型的伺服电机，它们各自具有一些优势和特点。
本文将对这两种类型的伺服电机进行详细的对比分析，以帮助读者更好地了解它们之间的差异和适用场景。
1. 工作原理：直流伺服电机通过控制电流的方向和大小来控制电机的转速和位置。
它们通常由直流电源和电子控制器组成，利用电磁场的作用来产生转矩。
交流伺服电机则是利用交流电源和变频器控制电机的转速和位置。
它们利用磁场的旋转来产生转矩，通常比较适用于高速运转。
2. 响应速度：在响应速度方面，直流伺服电机通常比交流伺服电机更快。
这是因为直流电机响应速度快，能够实现更高的加速度和减速度，适合于一些对速度要求较高的应用。
而交流伺服电机由于受限于交流电源的频率，响应速度一般较慢。
3. 控制精度：在控制精度方面，交流伺服电机通常比直流伺服电机更高。
这是因为交流伺服电机可以通过调节频率和相位来实现更精确的位置控制，适合于一些对精度要求较高的应用。
而直流伺服电机在一些需要高速度和大功率输出的场合表现更出色。
4. 维护成本：从维护成本的角度来看，直流伺服电机一般比交流伺服电机更容易维护。
直流伺服电机的结构相对简单，维修起来相对容易一些；而交流伺服电机由于结构更加复杂，维修起来相对困难一些，需要更多的技术和经验。
5. 适用场景：综合以上几点比较分析，可以看出直流伺服电机和交流伺服电机各有优劣，适用场景也有所不同。
一般来说，对于速度要求高、功率输出大、维护成本低的应用，可以选择直流伺服电机；而对于对精度要求高、需要快速响应的应用，则可以选择交流伺服电机。
在选择伺服电机时，需要根据具体的应用需求来进行综合评估，选择最适合的类型。
希望本文的对比分析能够帮助读者更好地了解直流伺服电机和交流伺服电机的区别，为实际应用提供参考。
电机驱动解决方案
电机驱动解决方案引言概述：电机驱动是现代工业中不可或缺的一部分，它在各个领域中发挥着重要的作用。
为了满足不同应用的需求，人们设计出了各种电机驱动解决方案。
本文将介绍五种常见的电机驱动解决方案，分别是直流电机驱动、交流电机驱动、步进电机驱动、无刷直流电机驱动和伺服电机驱动。
一、直流电机驱动1.1 电压调速控制：直流电机驱动的一个重要应用是通过调整电压来控制电机的转速。
通过改变电压的大小，可以实现电机的启动、加速、减速和停止等操作。
1.2 电流控制：直流电机驱动还可以通过控制电流来实现对电机的精确控制。
通过调整电流的大小，可以实现电机的力矩控制、位置控制和速度控制等功能。
1.3 脉宽调制：脉宽调制是一种常见的直流电机驱动技术，通过改变脉冲的宽度来控制电机的转速和方向。
脉宽调制可以实现高效的能量转换，提高电机的效率和响应速度。
二、交流电机驱动2.1 变频调速控制：交流电机驱动常用的控制方法是变频调速控制。
通过改变交流电源的频率和电压，可以实现对电机的转速和转矩的精确控制。
2.2 矢量控制：矢量控制是一种高级的交流电机驱动技术，它可以实现对电机的精确位置和速度控制。
通过测量电机的转子位置和速度，可以实时调整电机的控制参数，提高电机的性能和响应速度。
2.3 无传感器控制：传统的交流电机驱动需要使用传感器来测量电机的位置和速度，但无传感器控制技术可以实现对电机的精确控制，而无需使用传感器。
这种技术可以简化系统的结构，提高系统的可靠性和稳定性。
三、步进电机驱动3.1 开环控制：步进电机驱动常用的控制方法是开环控制。
通过控制电机的驱动信号，可以实现电机的步进运动。
步进电机驱动具有简单、可靠的特点，适用于一些低速、高精度的应用。
3.2 微步控制：微步控制是一种改进的步进电机驱动技术，它可以实现对电机的更精确的控制。
通过改变电机的驱动信号，可以使电机以更小的步距运动，提高电机的分辨率和平滑度。
3.3 闭环控制：闭环控制是一种高级的步进电机驱动技术，它可以实现对电机的位置和速度的闭环控制。
交流伺服电机和直流伺服电机优缺点对比
交流伺服电机和直流伺服电机优缺点对比伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。
伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可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。
伺服电机分为交流伺服电机和直流伺服电机。
两者相比各自有那些优缺点呢？下面我们来为大家介绍一下。
一：直流伺服电机和交流伺服电机在基本结构上的对比直流伺服电机结构与直流电动机相似。
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。
交流伺服电机的结构与交流异步电机相似。
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。
二：直流伺服电机和交流伺服电机优点和缺点的对比（1）、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，良好的线性调节特性、快速的时间响应，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）（2）、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），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等特点。
额定运行区域内，可实现恒力矩，惯量低，低噪音，无电刷磨损，免维护（适用于无尘、易爆环境）缺点：控制较复杂，驱动器参数需要现场调整PID参数确定，需要更多的连线。
机械水平移动导轨的驱动电机选型
机械水平移动导轨的驱动电机选型在机械水平移动导轨的设计中，驱动电机的选型是至关重要的一步。
合适的电机选型可以确保导轨的精准运动、高效能输出以及可靠性。
本文将探讨机械水平移动导轨的驱动电机选型的原则和方法。
一、导轨的运动要求与驱动电机选型的关系在选型之前，我们需要明确导轨的运动要求。
导轨可能需要实现稳定的匀速直线运动，也可能需要实现加速、减速以及定位控制等复杂运动。
不同的运动要求对驱动电机的性能有不同的需求。
二、驱动电机的基本参数选择1. 功率：功率是驱动电机选型的基础参数。
根据导轨的负载，选择适当的功率来保证驱动电机可以提供足够的动力。
2. 转矩：转矩是驱动电机在运动过程中产生的扭矩。
根据承载的负载和运动要求，选择具有足够转矩的驱动电机。
转矩的大小与电机的输出能力直接相关。
3. 转速：转速是驱动电机旋转的速度。
根据导轨的运动要求和速度需求，选择适当的转速范围。
三、驱动电机类型1. 直流电机（DC motor）：直流电机结构简单，控制方便，转速范围广。
适用于一些基本的水平移动导轨，但在高速、大负载的情况下可能会出现失速等问题。
2. 步进电机（Stepper motor）：步进电机通过控制电压的脉冲来控制旋转角度和速度。
步进电机可以精准地控制位置和移动，适用于对运动精度要求较高的导轨。
然而，步进电机在高速运动时可能会出现共振和振动等问题。
3. 交流伺服电机（AC servo motor）：交流伺服电机通过反馈系统实现对位置、速度和扭矩的闭环控制，具有更好的控制性能和动态响应。
适用于对运动精度和稳定性要求较高的导轨。
四、其他考虑因素1. 环境要求：根据导轨所处的环境条件选择适应的驱动电机，如温度、湿度、防护等级等。
2. 驱动方式：根据导轨的控制系统和要求，选择相应的驱动方式，如脉冲驱动、伺服控制等。
3. 维护和可靠性：考虑电机的维护要求和可靠性，选择品质好、维修方便的驱动电机。
总结：在机械水平移动导轨的驱动电机选型中，需要根据导轨的运动要求，选择适当的功率、转矩和转速等参数。
伺服电机设计方案
伺服电机设计方案1. 引言伺服电机是一种能够通过反馈信号来控制输出位置、速度或力矩的电机。
它广泛应用于机械、自动化、机器人等领域。
本文将介绍伺服电机的设计方案，从电机选型、控制系统设计以及应用注意事项等方面进行阐述。
2. 电机选型在进行伺服电机设计前，首先需要进行电机选型。
电机选型的关键是根据实际应用需求确定电机参数，例如额定功率、电压、转速范围等。
同时，还要考虑电机的尺寸、重量、使用环境和成本等因素。
常见的伺服电机类型包括直流伺服电机（DC Servo Motor）、步进伺服电机（Stepper Servo Motor）和交流伺服电机（AC Servo Motor）。
根据具体应用需求，选择合适的电机类型。
3. 控制系统设计伺服电机的控制系统设计是确保电机准确控制和稳定性的关键。
一个典型的伺服电机控制系统包括以下几个部分：3.1 反馈传感器反馈传感器用于感知电机的转动角度、速度和位置等信息，并将这些信息反馈给控制系统。
常用的反馈传感器包括编码器（Encoder）、霍尔传感器（Hall Sensor）和光电传感器（Photoelectric Sensor）。
选择合适的反馈传感器能够提高伺服电机的控制精度。
3.2 控制器控制器是伺服电机控制系统的核心部分，它负责接收来自反馈传感器的信号，并通过算法计算出反馈信号与设定值之间的误差，并产生控制信号输出给电机驱动器。
常见的控制器类型包括PID控制器、模糊控制器和自适应控制器。
选择合适的控制器能够保证伺服电机的稳定性和控制精度。
3.3 电机驱动器电机驱动器用于控制电机的运行，接收控制器发出的信号，并将其转换为合适的电流、电压或脉冲信号。
不同类型的伺服电机需要配备相应的电机驱动器。
在选购电机驱动器时，要考虑驱动器的功率范围、响应速度和保护功能等。
4. 应用注意事项设计伺服电机时，还需要注意以下几个方面：4.1 温度控制伺服电机在长时间运行中会产生热量，需要进行合理的散热设计，以避免过热对电机和控制系统的影响。
直流(DC)与交流(AC)伺服电机及驱动
目录直流（DC）与交流（AC）伺服电机及驱动 (1)1.直流(DC)伺服电机及其驱动 (1)（1）直流伺服电机的特性及选用 (1)（2）直流伺服电机与驱动 (2)（3）PWM直流调速驱动系统原理 (3)2.交流(AC)伺服电机及其驱动 (4)直流（DC）与交流（AC）伺服电机及驱动1.直流(DC)伺服电机及其驱动（1）直流伺服电机的特性及选用直流伺服电机通过电刷和换向器产生的整流作用，使磁场磁动势和电枢电流磁动势正交，从而产生转矩。
其电枢大多为永久磁铁。
直流伺服电机具有较高的响应速度、精度和频率，优良的控制特性等优点。
但由于使用电刷和换向器，故寿命较低，需要定期维修。
20世纪60年代研制出了小惯量直流伺服电机，其电枢无槽，绕组直接粘接固定在电枢铁心上，因而转动惯量小、反应灵敏、动态特性好，适用于高速且负载惯量较小的场合，否则需根据其具体的惯量比设置精密齿轮副才能与负载惯量匹配，增加了成本。
直流印刷电枢电动机是一种盘形伺服电机，电枢由导电板的切口成形，导体的线圈端部起换向器作用，这种空心式高性能伺服电机大多用于工业机器人、小型NC机床及线切割机床上。
宽调速直流伺服电机的结构特点是励磁便于调整，易于安排补偿绕组和换向极，电动机的换向性能得到改善，成本低，可以在较宽的速度范围内得到恒转速特性。
永久磁铁的宽调速直流伺服电机的结构如下图所示。
有不带制动器a和带制动器b两种结构。
电动机定子(磁钢)1采用矫顽力高、不易去磁的永磁材料(如铁氧体永久磁铁)、转子(电枢)2直径大并且有槽，因而热容量大，结构上又采用了通常凸极式和隐极式永磁电动机磁路的组合，提高了电动机气隙磁通密度。
同时，在电动机尾部装有高精密低纹波的测速发电机，并可加装光电编码器或旋转变压器及制动器，为速度环提供了较高的增量，能获得优良的低速刚度和动态性能。
日本发那科(FANUC)公司生产的用于工业机器人、CNC机床、加工中心(MC)的L系列(低惯量系列)、M系列(中惯量系列)和H系列(大惯量系列直流伺服电机）。
什么是伺服电机
什么是伺服电机伺服电机（Servo Motor）是一种用于控制精确位置、速度和加速度的电动机。
它被广泛应用于自动控制系统中，例如机械臂、数控机床、3D打印机、机器人等。
伺服电机能够根据外部的控制信号，精确地调整输出轴的位置和速度，以满足特定的运动需求。
工作原理伺服电机的工作原理基于反馈控制系统。
它由三个主要组件组成：电动机、编码器和控制器。
1.电动机：伺服电机通常采用直流电机（DC Motor）或交流电机（AC Motor）作为其驱动力源。
电动机通过产生旋转力矩来驱动输出轴的运动。
2.编码器：伺服电机配备了一个编码器，用于反馈电机的角度或位置信息给控制器。
编码器通常是光电编码器或磁编码器，能够以高精度感知电机输出轴的实时位置。
3.控制器：伺服电机的控制器负责接收控制信号，并通过对电动机施加电流来控制其运动。
控制器不仅会根据控制信号反馈的位置信息，还会根据预设的运动曲线计算出适当的输出力矩，并调整驱动电流以控制电机的转动。
特点和优势伺服电机相比于普通的电动机具有以下特点和优势：1.高精度控制：伺服电机能够精确控制输出轴的位置和速度，通常具有较高的位置和速度控制精度，可达到亚微米和亚毫米级别。
2.高响应性：伺服电机能够在短时间内响应控制信号的变化，并快速调整输出轴的位置和速度，以实现快速而精确的运动。
3.广泛的可调参数：伺服电机的控制参数可以根据应用需求进行调整，如增益、偏移量、速度限制等，以实现不同运动要求下的最佳性能。
4.良好的负载能力：伺服电机通常具有良好的负载能力，在承受额定负载的情况下能够稳定运行，不易失速或产生过多的振动和噪音。
5.灵活性和多功能性：伺服电机可通过外部接口进行编程和通信，与其他设备或系统进行联动，实现更复杂的动作和功能，如跟随轨迹、检测力矩、调整走位等。
应用领域伺服电机在许多领域得到广泛应用，以下是其中一些典型的应用领域：1.机器人：伺服电机是机器人关节驱动的常用选择，能够提供精确和灵活的运动控制，使机器人能够实现各种复杂的任务，例如装配、搬运、焊接等。
伺服电机的种类和优缺点
伺服电机的种类和优缺点伺服电机是一种用于控制系统中的电动机，具有精确的位置控制和速度调节功能。
根据不同的工作原理和使用场景，伺服电机可以分为几种不同的类型。
本文将介绍伺服电机的种类和各自的优缺点。
一、直流伺服电机（DC Servo Motor）直流伺服电机是最常见的伺服电机之一，由直流电源驱动。
这种电机结构简单，成本较低，适用于一些中低端的控制系统。
直流伺服电机响应速度较快，控制精度较高，可以实现较为精确的位置控制。
然而，直流伺服电机需要定期维护，且有一定的磨损和寿命限制。
二、交流伺服电机（AC Servo Motor）交流伺服电机采用交流电源供电，并通过调整电源频率和电压来实现速度和位置控制。
这种电机结构复杂，成本较高，但在高精度和高性能的应用中表现出色。
交流伺服电机具有较大的输出扭矩和过载能力，稳定性较好，适用于一些对运动平稳性和响应速度要求较高的场合。
三、步进伺服电机（Stepper Servo Motor）步进伺服电机是一种特殊的伺服电机，通过逐步驱动电机转子来控制位置和速度。
步进伺服电机具有良好的低速性能和高精度，适用于一些要求定位准确性的应用场景。
然而，步进伺服电机的最大缺点是只能以离散的步进方式进行轴的旋转，对于部分应用来说，这种离散控制不够平滑。
四、直线伺服电机（Linear Servo Motor）直线伺服电机是一种将转动运动转换为直线运动的伺服电机。
它具有较高的加速度和响应速度，能够实现精确的位置控制，并且在一些直线运动控制领域有着广泛的应用。
直线伺服电机精度高、噪音低，但成本较高，安装和维护也相对复杂一些。
五、柔性伺服电机（Flexible Servo Motor）柔性伺服电机是近年来发展起来的一种新型伺服电机。
它采用柔性材料作为传动部件，具有较高的运动自由度和灵活性，可以实现对复杂曲线轨迹的控制。
柔性伺服电机结构紧凑，适用于一些有限空间或者特殊形状要求的场景。
然而，柔性伺服电机技术还在不断发展中，需要进一步验证其可靠性和稳定性。
关于KUKA机器人的内部结构介绍
关于KUKA机器人的内部结构介绍
KUKA机器人作为大家熟识的工业机器人供货商，在世界范围内都拥有极大的影响力。
尽管我们中国制造业领域的核心技术还不是十分领先，但我们的发展速度越来越快，而为了使大家更了解KUKA机器人，今天小编特意带来一篇关于KUKA机器人的内部结构介绍。
一、机器人驱动装置
概念：要使机器人运行起来, 需给各个关节即每个运动自由度安置传动装置作用：提供机器人各部位、各关节动作的原动力。
驱动系统：可以是液压传动、气动传动、电动传动, 或者把它们结合起来应用的综合系统; 可以是直接驱动或者是通过同步带、链条、轮系、谐波齿轮等机械传动机构进行间接驱动。
电动驱动装置的能源简单，速度变化范围大，效率高，速度和位置精度都很高。
但它们多与减速装置相联，直接驱动比较困难。
电动驱动装置又可分为直流(DC)、交流(AC)伺服电机驱动和步进电机驱动。
直流伺服电机电刷易磨损，且易形成火花。
无刷直流电机也得到了越来越广泛的应用。
步进电机驱动多为开环控制，控制简单但功率不大，多用于低精度小功率机器人系统。
电动上电运行前要作如下检查：
1）电源电压是否合适（过压很可能造成驱动模块的损坏）；对于直流输入的+/-极性一定不能接错，驱动控制器上的电机型号或电流设定值是否合适（开始时不要太大）；
2）控制信号线接牢靠，工业现场最好要考虑屏蔽问题（如采用双绞线）；
3）不要开始时就把需要接的线全接上，只连成最基本的系统，运行良好后，再逐步连接。
4）一定要搞清楚接地方法，还是采用浮空不接。
5）开始运行的半小时内要密切观察电机的状态，如运动是否正常，声音和温升情况，发现问题立即停机调整。
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目录
直流(DC与交流(AC伺服电机及驱动 (1
1.直流(DC伺服电机及其驱动 (1
(1直流伺服电机的特性及选用 (1
(2直流伺服电机与驱动 (2
(3PWM直流调速驱动系统原理 (3
2.交流(AC伺服电机及其驱动 (4
直流(DC与交流(AC伺服电机及驱动
1.直流(DC伺服电机及其驱动
(1直流伺服电机的特性及选用
直流伺服电机通过电刷和换向器产生的整流作用,使磁场磁动势和电枢电流磁动势正交,从而产生转矩。
其电枢大多为永久磁铁。
直流伺服电机具有较高的响应速度、精度和频率,优良的控制特性等优点。
但由于使用电刷和换向器,故寿命较低,需要定期维修。
20世纪60年代研制出了小惯量直流伺服电机,其电枢无槽,绕组直接粘接固定在电枢铁心上,因而转动惯量小、反应灵敏、动态特性好,适用于高速且负载惯量较小的场合,否则需根据其具体的惯量比设置精密齿轮副才能与负载惯量匹配,增加了成本。
直流印刷电枢电动机是一种盘形伺服电机,电枢由导电板的切口成形,导体的线圈端部起换向器作用,这种空心式高性能伺服电机大多用于工业机器人、小型NC 机床及线切割机床上。
宽调速直流伺服电机的结构特点是励磁便于调整,易于安排补偿绕组和换向极,电动机的换向性能得到改善,成本低,可以在较宽的速度范围内得到恒转速特性。
永久磁铁的宽调速直流伺服电机的结构如下图所示。
有不带制动器a和带制动器b两种结构。
电动机定子(磁钢1采用矫顽力高、不易去磁的永磁材料(如铁氧体永久磁铁、转子(电枢2直径大并且有槽,因而热容量大,结构上又采用了通常凸极式和隐极式永磁电动机磁路的组合,提高了电动机气隙磁通密度。
同时,在电动机尾部装有高精密低纹波的测速发电机,并可加装光电编码器或旋转变压器及制动器,为速度环提供了较高的增量,能获得优良的低速刚度和动态性能。
日本发那科(FANUC公司生产的用于工业机器人、CNC机床、加工中心(MC 的L系列(低惯量系列、M系列(中惯量系列和H系列(大惯量系列直流伺服电机。
其中L系列适合于频繁启动、制动场合应用,M系列是在H系列的基础上发展起来的,其惯量较H系列小,适合于晶体管脉宽调制(PWM驱动,因而提高了整个伺服系统的频率响应。
而H系列是大惯量控制用电动机,它有较大的输出功率,采用六相全波
晶闸管整流驱动。
表中电动机型号带有H标志(如30MH的表示该电动机装有热管冷却器,该电动机的有效尺寸与不带热管冷却器的同型号的相同,但其额定转矩大。
宽调速直流伺服电机应根据负载条件来选择。
加在电动机轴上的有两种负载,即负载转矩和负载惯量。
当选用电动机时,必须正确地计算负载,即必须确认电动机能满足下列条件:
1在整个调速范围内,其负载转矩应在电动机连续额定转矩范围以内;
2工作负载与过载时间应在规定的范围以内;
3应使加速度与希望的时间常数一致。
一般讲,由于负载转矩起减速作用,如果可能,加、减速应选取相同的时间常数。
值得提出的是惯性负载值对电动机灵敏度和快速移动时间有很大影响。
对于大的惯性负载,当指令速度变化时,电动机达到指令速度需要的时间长些。
如果负载惯量达到转子惯量的三倍,灵敏度要受到影响,当负载惯量比转子惯量大三倍时响应时间将降低很多,而当惯量大大超过时,伺服放大器就不能在正常条件范围内调整,必须避免使用这种惯性负载。
(2直流伺服电机与驱动
直流伺服电机为直流供电,为调节电动机转速和方向,需要对其直流电压的大小和方向进行控制。
目前常用晶体管脉宽调速驱动和晶闸管直流调速驱动两种方式。
晶闸管直流驱动方式主要通过调节触发装置控制晶闸管的触发延迟角(控制电压的大小来移动触发脉冲的相位,从而改变整流电压的大小,使直流电动机电枢电压的变化易于平滑调速。
由于晶闸管本身的工作原理和电源的特点,导通后是利用交流(50Hz过零来关闭的,因此在低整流电压时,其输出是很小的尖峰值(三相全波时每秒300个的平均值,从而造成电流的不连续性。
而采用脉宽调速驱动系统,其开关频率高(通常达2000~3000Hz,伺服机构能够响应的频带范围也较宽,与晶闸管相比,其输出电流脉动非常小,接近于纯直流。
(3PWM直流调速驱动系统原理
为使电动机实现双向调速,多采用下图所示桥式电路,其工作原理与线性放大桥式电路相似。
电桥由四个大功率晶体管VT1~VT4组成。
如果在VT1和VT3的基极上加以正脉冲的同时,在VT2和VT4的基极上加负脉冲,这时VT1和VT4导
通,VT2和VT4截止,电流沿+90V→c→VT1→d→M→b→VT3→a→0V的路径流通。
设此时电动机的转向为正向。
反之,如果在晶体管VT1和VT3的基极上加负脉冲,在VT2和VT4的基极上加正脉冲,则VT2和VT4导通,VT1和VT3截止,电流沿
+90V→c→VT2→b→M→d→VT4→a→0V的路径流通,电流的方向与前一情况相反,电动机反向旋转。
显然,如果改变加到VT1和VT3、VT2和VT4这两组管子基极上控制脉冲的正负和导通率,就可以改变电动机的转向和转速。
2.交流(AC伺服电机及其驱动
同步型和感应型伺服电机称为交流伺服电机,其基本原理是检测SM(同步型和IM(感应型的气隙磁场的大小和方向,用电力电子变换器代替整流子和电刷,并通过与气隙磁场方向相同的磁化电流和与气隙磁场方向垂直的有效电流来控制其主磁通量和转矩。
采用永久磁铁磁场的同步电机不需要磁化电流控制,只要检测磁铁转子的位置即可。
这种交流伺服电动机也叫做无刷直流伺服电机(如同步(SM型伺服电机控制框图(见下图。
由于它不需要磁化电流控制,故比IM型伺服电机容易控制。
无刷直流伺服电机[如同步(SM型伺服电机]控制框图
i
i摘自张建民《机电一体化系统设计》第四版。