伺服电机(servomotor)是指在伺服系统,控制机械元件运转的发动机,是辅助电机的间接变速装置。可以使控制速度和位置精度非常精确,并且可以将电压信号转换成扭矩和转速来驱动被控对象。转子速度由输入信号控制,可以快速响应。在自动控制系统中,作为执行机构使用,具有机电时间常数小、线性度高、启动电压高等特点。它可以将接收到的电信号转换成电机轴上的角位移或角速度并输出。它分为两类:直流和交流。它的主要特点是信号电压为零时,不存在自转现象,转速随扭矩的增大而匀速下降。
伺服系统(servomechanism)是一种自动控制系统,能够使输出受控量(如物体的位置、方向和状态)跟随输入目标(或给定值)的任意变化。伺服主要靠脉冲定位。基本可以理解为在接收到脉冲时,会旋转一个与脉冲对应的角度,从而实现位移。因为其本身就有发送脉冲的功能,每旋转一个角度就会发出相应数量的脉冲,都会被接受。系统会知道发送的脉冲有多少,同时接收回来的脉冲有多少,这样就可以精确控制电机的旋转,从而实现精确定位,可以达到0.001 mm。伺服电机也分为有刷和无刷两种。无刷电机成本低,结构简单,启动扭矩大,调速范围广,容易控制,需要维护,但维护(更换碳刷)不方便,造成电磁干扰,需要环境。因此,可用于对成本敏感的常见工业和民用场合。
无刷电机体积小、重量轻、输出大、响应快、速度快、惯性小、转动平稳、扭矩稳定。控制复杂,容易实现智能化。其电子换向方式灵活,可以是方波换向,也可以是正弦波换向。电机免维护,效率高,工作温度低,电磁辐射低,使用寿命长,可用于各种环境。
作为无刷电机的一种,同样也分为同步和异步两种电机。目前运动控制一般采用同步电机,功率范围大,可以实现大功率。惯性大,最大转速低,随功率增加而迅速下降。因此适合低速稳定运行。
由于内部的转子是永磁体,由驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场,转子在这个磁场的作用下旋转。同时,电机提供的编码器将信号反馈给驱动器,驱动器根据反馈值与目标值的比较来调整转子的旋转角度。精度取决于编码器的精度(行数)。
交流和直流伺服电机的功能区别在于,交流伺服更好,因为它由正弦波控制,转矩脉动小。直流伺服则是通过梯形波控制,但在操作上更简单价格也更便宜。