伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机,是一种补助马达间接变速装置。
一.作用比较
1.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.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,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。
2.永磁交流伺服电动机
永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比较,主要优点有:
(1)噪音低,振动小;
(2)转矩脉动小,运行平稳,精度高;
(3)转动惯量小,响应速度快,易于提高系统的快速性;
(4)无电刷和换向器,保证电机高速运转的可靠性,对维护和保养要求低;
(5)结构紧凑,功率密度高,同功率下有较小的体积和重量;
(6)适应于高速大力矩工作状态;
(7)全密封设计,子绕组散热比较方便,确保电机在-20℃-40℃室温下长时间安全可靠地运行;
(8)外壳防护等级为IP54,绝缘等级为F级,S1工作制。
二.原理
1.伺服主要靠脉冲来定位,基本上可以这样理解:伺服电机接收到1个脉冲,就会旋转1个脉冲对应的角度,从而实现位移。因为伺服电机本身具备发出脉冲的功能,所以伺服电机每旋转一个角度,都会发出对应数量的脉冲,这样就和伺服电机接受的脉冲形成了呼应,或者叫闭环,如此一来系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机,同时又收了多少脉冲回来,从而能够很精确地控制电机的转动,从而实现精确的定位,可以达到0.001mm。
直流伺服电机分为有刷和无刷电机。
2.交流伺服电机也是无刷电机,分为同步和异步电机,目前运动控制中一般都用同步电机,它的功率范围大,可以做到很大的功率。大惯量,最高转动速度低,且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。
3.伺服电机内部的转子是永磁铁,驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场,转子在此磁场的作用下转动,同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器,驱动器根据反馈值与目标值进行比较,调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)。
交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上的区别:交流伺服要好一些,因为是正弦波控制,转矩脉动小。直流伺服是梯形波。