伺服电机工作原理

伺服电机中的“伺服”二字，从字面上理解，可作“伺候”与“服务”讲，“伺候”与“服务”者肯定要跟随其伺候与服务的对象咯，所以“伺服”的含义是“跟随”控制信号的意思。伺服电动机作为自动控制系统中跟随控制信号的执行元件，因此又称为“执行电动机”。伺服器对电机的作用就是提供一个电压大小可控，电压相位与励磁电压相差90度电角度的控制电压信号。

伺服电动机与普通异步电机的最大区别是转子电阻比较大，大到使发生最大电磁转矩的转差率Sm>1。其具体原理如下：

伺服电动机的结构实际上与普通两相交流异步电动机没有什么区别。伺服电动机的定子有两相相差120度电角度的交流绕组，分别称为励磁绕组和控制绕组，其转子就是普通的笼型异步电动机的鼠笼绕组。使用时，励磁绕组接单相交流电，在气隙产生脉振磁场，转子绕组不产生电磁转矩，电动机不工作。当控制绕组接上相位与励磁绕组相差90度电角度的交流电时，电动机的气隙便有旋转磁场产生，转子将产生电磁转矩转动。当控制绕组的控制电压信号撤除后，如果是普通电机，由于转子电阻较小，（根据双旋转理论）脉振磁场分解的两个旋转磁场各自产生的机械特性的合成结果是产生的电磁转矩大于零。因此，电机转子仍然保持转动，不能停止。而伺服电动机，由于转子电阻大，且大到使发生最大电磁转矩的转差率Sm>1。脉振磁场分解的两个旋转磁场各自产生的机械特性的合成结果是产生的电磁转矩小于零，也就是产生的电磁转矩是制动转矩，电机将在这个制动转矩作用下将很快停止转动。

伺服电机又称执行电动机，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。

伺服电机是加有反馈的闭环控制的电机，电机是鼠笼的，也许定子、转子形状不同有好几种类型。

但同步电机是没有反馈的开环电机。同步电机的转子是永磁的。

普通三相交流电机转子是鼠笼的没有磁性。这就是区别。

两者不是一个概念。

伺服电机可以是普通电机+编码器+伺服驱动器。靠伺服驱动器控制消除电机的滑差。所以无论有没有负载都很准确的达到所要的转速或位置。

同步电机在空载下可能同步，但负载超过一定量的时候就不能同步了。

伺服电机一般为永磁式同步电动机，驱动数控机床上的X/Y/Z轴台面，电机电机后带绝对编码器或增量编码器作为位置反馈。一般不使用鼠笼异步电动机。

数控机床上的主轴电机也带编码器，但分辨率没有伺服电机编码器的分辨率高，同时由于随动性能要求不高，一般使用鼠笼异步电动机，这样成本可以低一些。

伺服电机系统，英文名称为Servo，是Servomotor的缩写。它将PWM信号与滑动变阻器的电压进行比较，并通过硬件电路实现固定控制增益的位置控制。换句话说，它由电机，传感器和控制器组成，是一个完整的伺服电机（系统）。

另外，一体化伺服电机由电机、编码器、驱动器集成一体的伺服电机，参考 什么是一体化伺服电机 。

伺服主要通过脉冲定位。基本上可以这样理解，当伺服电机接收到一个脉冲时，它将旋转与一个脉冲相对应的角度以实现位移。由于伺服电机本身具有发射脉冲的功能，因此，当旋转角度时，伺服电机会发出相应数量的脉冲，以响应伺服电机接收到的脉冲或闭环。这样，系统知道向伺服电机发送了多少个脉冲，以及同时接收了多少个脉冲。以此方式，可以非常精确地控制电机的旋转，从而可以实现精确的定位，该定位可以达到0.001 mm。

直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低，结构简单，起动转矩大，调速范围宽，易于控制，维护，但维护不便（更换碳刷），电磁干扰和环境要求高。因此，它可以用于成本低的一般工业和住宅应用。

1.无刷电机尺寸小，重量轻，输出大，响应速度快，速度快，惯性小，旋转平稳且转矩稳定。控制复杂，易于实现智能。电子换向方法是灵活的，并且可以是方波换向或正弦波换向。该电机免维护，效率高，工作温度低，电磁辐射小，寿命长，可在各种环境中使用。

2.交流伺服电机也是无刷电机，分为同步电机和异步电机。当前，同步电机通常用于运动控制中。它具有大功率范围，可以实现大功率。惯性大，最高转速低，并且随着功率的增加而迅速减小。因此，它适用于低速和平稳运行的应用。

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