伺服電機最常用于工業(yè)應用中的高科技設備，例如自動(dòng)化技術(shù)。它是一個(gè)獨立的電氣設備，可以高效，高精度地旋轉機器的各個(gè)部分。此外，該電動(dòng)機的輸出軸可以移動(dòng)到特定角度。伺服電機主要用于家用電子產(chǎn)品，玩具，汽車(chē)，飛機和更多設備。

因此，本博客討論了伺服電機的定義，類(lèi)型，機制，原理，工作，控制以及最后的應用。

定義：

伺服電動(dòng)機是旋轉致動(dòng)器或允許對角位置，加速度和速度進(jìn)行精確控制的電動(dòng)機。基本上，它具有普通電動(dòng)機所不具備的某些功能。因此，它利用常規電動(dòng)機并將其與用于位置反饋的傳感器配對。

伺服電機類(lèi)型：

伺服電機根據其應用可以為不同類(lèi)型。其中最重要的是： 交流伺服電動(dòng)機， 直流伺服電動(dòng)機，無(wú)刷直流伺服電動(dòng)機，位置旋轉伺服電動(dòng)機，連續旋轉伺服電動(dòng)機和線(xiàn)性伺服電動(dòng)機。

典型的伺服電動(dòng)機包括三根導線(xiàn)，即電源線(xiàn)，控制線(xiàn)和地線(xiàn)。這些電動(dòng)機的形狀和尺寸取決于其應用。

1.直流伺服電機：

直流電動(dòng)機的基本工作原理與其他電磁電動(dòng)機相同。設計，構造和操作模式是不同的。這種電動(dòng)機的轉子設計成具有較長(cháng)的轉子長(cháng)度和較小的直徑。它們的尺寸大于相同額定功率的常規電動(dòng)機的尺寸。

1.串聯(lián)電動(dòng)機：

該系列電動(dòng)機的起動(dòng)轉矩高，消耗大電流。這種電動(dòng)機的速度調節差。

2.分體式電動(dòng)機：

它們是具有某些分數千瓦的分裂場(chǎng)速率的電動(dòng)機。分體式電動(dòng)機具有典型的轉矩-速度曲線(xiàn)。該曲線(xiàn)表示高失速轉矩和高速轉矩的快速降低。

3.并聯(lián)控制電機：

它具有兩個(gè)獨立的繞組：

1.勵磁繞組–在定子上。

2.電樞繞組–在機器的轉子上。

兩個(gè)繞組都連接到直流電源。

4.永磁并聯(lián)電動(dòng)機：

它是一種固定勵磁電機，其中的磁場(chǎng)實(shí)際上是由永磁體提供的。此外，性能類(lèi)似于電樞控制的固定磁場(chǎng)電動(dòng)機。

2.交流伺服電機：

交流伺服電機是其中的編碼器與控制器配合使用以提供反饋和閉環(huán)控制的交流電機。因此，可以高精度地定位這些電動(dòng)機。因此，可以根據應用程序的要求精確控制它們。

交流伺服電機的分類(lèi)分為兩種。它們是兩相和三相交流伺服電機。現在，大多數交流伺服電動(dòng)機都是兩相鼠籠式感應電動(dòng)機。它們用于低功耗應用。此外，三相鼠籠式感應電動(dòng)機現在被用于使用大功率系統的應用中。

3.無(wú)刷直流伺服電機：

BLDC電動(dòng)機通常也稱(chēng)為電子換向電動(dòng)機或同步電動(dòng)機，通過(guò)逆變器或開(kāi)關(guān)電源由直流電提供動(dòng)力。因此，這提供了交流電流，以通過(guò)閉環(huán)控制器驅動(dòng)電動(dòng)機的各相。控制器將電流脈沖提供給電動(dòng)機繞組，以控制電動(dòng)機的速度和轉矩。

無(wú)刷電動(dòng)機系統的結構通常類(lèi)似于永磁同步電動(dòng)機。最后，無(wú)刷電動(dòng)機優(yōu)于有刷電動(dòng)機的優(yōu)點(diǎn) 是高功率重量比，高速和電子控制。無(wú)刷電動(dòng)機的應用領(lǐng)域包括計算機外圍設備(磁盤(pán)驅動(dòng)器，打印機)，手持式電動(dòng)工具以及從模型飛機到汽車(chē)的車(chē)輛。

4.位置旋轉伺服電機：

位置旋轉伺服電機是最重要的伺服電機。因此，它也是最常見(jiàn)的伺服電機類(lèi)型。軸輸出旋轉約180度。此外，它還包括位于齒輪機構中的物理?yè)鯄K，以停止在這些限制范圍之外轉動(dòng)，以保護旋轉傳感器。這些常見(jiàn)的伺服器涉及無(wú)線(xiàn)電控制的水，比例控制的汽車(chē)，飛機，機器人，玩具和許多其他應用。

5.連續旋轉伺服電機：

連續旋轉伺服電動(dòng)機與普通的位置旋轉伺服電動(dòng)機有關(guān)，但是可以無(wú)限地向任何方向移動(dòng)。控制信號而不是設置伺服器的靜態(tài)位置，應理解為速度和旋轉方向。潛在的命令范圍使伺服器在更改命令信號時(shí)根據需要順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉。個(gè)我們這種類(lèi)型的電動(dòng)機的使用在雷達菜如果正在騎，一個(gè)在機器人或可以使用一個(gè)如在移動(dòng)機器人上的驅動(dòng)馬達。

6.直線(xiàn)伺服電機：

線(xiàn)性伺服電機也類(lèi)似于上面討論的位置旋轉伺服電機，但帶有額外的齒輪，可將輸出從圓形轉換為來(lái)回。盡管不太可能找到這些伺服電機，但是有時(shí)您可以在業(yè)余愛(ài)好商店中找到它們，它們在更高型號的飛機中被用作執行器。

工作原理：

伺服電機基于PWM(脈沖寬度調制)原理工作，這意味著(zhù)其旋轉角度由施加到其控制PIN的脈沖持續時(shí)間控制。伺服電動(dòng)機基本上由直流電動(dòng)機組成，該直流電動(dòng)機由可變電阻器(電位計)和一些齒輪控制。

伺服電機機構：

伺服電動(dòng)機基本上是一種閉環(huán)伺服機制，它使用位置反饋來(lái)控制其運動(dòng)和最終位置。此外，其控制輸入是代表輸出軸指令位置的信號(模擬或數字)。

電機裝有某種類(lèi)型的編碼器，以提供位置和速度反饋。在最簡(jiǎn)單的情況下，我們僅測量位置。然后將測量的輸出位置與命令位置(控制器的外部輸入)進(jìn)行比較。現在，如果輸出位置與預期輸出的位置不同，則會(huì )生成錯誤信號。然后，根據需要將輸出軸帶到適當位置，這會(huì )使電動(dòng)機沿任一方向旋轉。隨著(zhù)位置的接近，誤差信號減小到零。最終，電動(dòng)機停止。

非常簡(jiǎn)單的伺服電機只能通過(guò)電位計和電機的開(kāi)關(guān)控制來(lái)定位傳感。此外，電動(dòng)機始終以全速旋轉。盡管這種伺服電動(dòng)機在工業(yè)運動(dòng)控制中沒(méi)有很多用途，但是它構成了用于無(wú)線(xiàn)電控制模型的簡(jiǎn)單而廉價(jià)的伺服電動(dòng)機的基礎。

伺服電機還可以在光學(xué)旋轉編碼器中使用，以測量輸出軸的速度，并使用變速驅動(dòng)器來(lái)控制電機速度。現在，將其與PID控制算法結合使用時(shí)，還可以使伺服電機更快，更精確地處于其指令位置，而不會(huì )出現過(guò)沖現象。

伺服電機工作：

伺服電機非常精確地控制位置和速度。現在，電位計可以檢測軸的機械位置。因此，它通過(guò)齒輪與電機軸耦合。軸的當前位置通過(guò)電位計轉換為電信號，并與命令輸入信號進(jìn)行比較。在現代伺服電機中，電子編碼器或傳感器可感測軸的位置。

我們根據軸的位置給出命令輸入。如果反饋信號不同于給定的輸入，則錯誤信號會(huì )警告用戶(hù)。我們將這個(gè)誤差信號放大并作為輸入應用到電動(dòng)機，從而使電動(dòng)機旋轉。并且當軸到達所需位置時(shí)，誤差信號變?yōu)榱悖虼穗姍C保持該位置靜止。

指令輸入為電脈沖形式。由于實(shí)際輸入到電動(dòng)機的是反饋信號(當前位置)與所需信號之間的差，因此電動(dòng)機的速度與當前位置與所需位置之間的差成比例。電動(dòng)機所需的功率與其行駛所需的距離成正比。

伺服電機控制：

通常情況下，伺服電動(dòng)機會(huì )沿任一方向旋轉90度，因此最大運動(dòng)可以為180度。但是，普通的伺服電動(dòng)機無(wú)法進(jìn)一步旋轉以建立機械停止。

我們從伺服器中取出三根線(xiàn)：正極線(xiàn)，地線(xiàn)和控制線(xiàn)。通過(guò)通過(guò)控制線(xiàn)發(fā)送脈寬調制(PWM)信號來(lái)控制伺服電機。每20毫秒發(fā)送一次脈沖。脈沖的寬度決定了軸的位置。

例如 ：

1ms的脈沖將使軸沿-90度逆時(shí)針移動(dòng)，1.5ms的脈沖將使軸在0度的中性位置移動(dòng)，2ms的脈沖將使軸在+90度的順時(shí)針移動(dòng)。

可變脈沖寬度控制伺服電機

當我們通過(guò)施加適當寬度的脈沖命令伺服電動(dòng)機移動(dòng)時(shí)，軸將移至并保持軸的所需位置。但是，電動(dòng)機無(wú)法改變。脈沖需要重復才能使電動(dòng)機保持位置。了解更多電機專(zhuān)業(yè)知識及技巧，可加入qq群136274082，業(yè)內專(zhuān)業(yè)老師傅解答。