力士樂伺服電機

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伺服電機（servo motor ）是指在伺服係統中控製機械元件運轉的發動機，是一種補助馬達間接變速裝置。

伺服電機可使控製速度，位置精度非常準確，可以將電壓信號轉化為(wei) 轉矩和轉速以驅動控製對象。伺服電機轉子轉速受輸入信號控製，並能快速反應，在自動控製係統中，用作執行元件，且具有機電時間常數小、線性度高、始動電壓等特性，可把所收到的電信號轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。分為(wei) 直流和交流伺服電動機兩(liang) 大類，其主要特點是，當信號電壓為(wei) 零時無自轉現象，轉速隨著轉矩的增加而勻速下降。

1、伺服係統（servo mechanism）是使物體(ti) 的位置、方位、狀態等輸出被控量能夠跟隨輸入目標（或給定值）的任意變化的自動控製係統。伺服主要靠脈衝(chong) 來定位，基本上可以這樣理解，伺服電機接收到1個(ge) 脈衝(chong) ，就會(hui) 旋轉1個(ge) 脈衝(chong) 對應的角度，從(cong) 而實現位移，因為(wei) ，伺服電機本身具備發出脈衝(chong) 的功能，所以伺服電機每旋轉一個(ge) 角度，都會(hui) 發出對應數量的脈衝(chong) ，這樣，和伺服電機接受的脈衝(chong) 形成了呼應，或者叫閉環，如此一來，係統就會(hui) 知道發了多少脈衝(chong) 給伺服電機，同時又收了多少脈衝(chong) 回來，這樣，就能夠很精確的控製電機的轉動，從(cong) 而實現精確的定位，可以達到0.001mm。直流伺服電機分為(wei) 有刷和無刷電機。有刷電機成本低，結構簡單，啟動轉矩大，調速範圍寬，控製容易，需要維護，但維護不方便（換碳刷），產(chan) 生電磁幹擾，對環境有要求。因此它可以用於(yu) 對成本敏感的普通工業(ye) 和民用場合。

無刷電機體(ti) 積小，重量輕，出力大，響應快，速度高，慣量小，轉動平滑，力矩穩定。控製複雜，容易實現智能化，其電子換相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相。電機免維護，效率很高，運行溫度低，電磁輻射很小，長壽命，可用於(yu) 各種環境。

2、交流伺服電機也是無刷電機，分為(wei) 同步和異步電機，目前運動控製中一般都用同步電機，它的功率範圍大，可以做到很大的功率。大慣量，高轉動速度低，且隨著功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩運行的應用。

3、伺服電機內(nei) 部的轉子是永磁鐵，驅動器控製的U/V/W三相電形成電磁場，轉子在此磁場的作用下轉動，同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅動器，驅動器根據反饋值與(yu) 目標值進行比較，調整轉子轉動的角度。伺服電機的精度決(jue) 定於(yu) 編碼器的精度（線數）。

交流伺服電機和無刷直流伺服電機在功能上的區別：交流伺服要好一些，因為(wei) 是正弦波控製，轉矩脈動小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比較簡單，便宜。

德國博世力士樂(le) （BOSCH-REXROTH）公司生產(chan) 鐵氧體(ti) 永磁的SD係列（17個(ge) 規格）和稀土永磁的SE係列（8個(ge) 規格）交流伺服電動機和Servodyn SM係列的驅動控製器。Indramat分部的MAC係列交流伺服電動機共有7個(ge) 機座號92個(ge) 規格。

伺服電機工作原理

1.伺服主要靠脈衝(chong) 來定位，基本.上可以這樣理解，伺服電機接收到1個(ge) 脈衝(chong) ，就會(hui) 旋轉1個(ge) 脈衝(chong) 對應的角度，從(cong) 而實現位移，因為(wei) ，伺服電機本身具備發出脈衝(chong) 的功能，所以伺服電機每旋轉-一個(ge) 角度，都會(hui) 發出對應數量的脈衝(chong) ，這樣，和伺服電機接受的脈衝(chong) 形成了呼應，或者叫閉環，如此一來，係統就會(hui) 知道發了多少脈衝(chong) 給伺服電機，同時又收了多少脈衝(chong) 回來，這樣，就能夠很精確的控製電機的轉動，從(cong) 而實現精確的定位，可以達到0.001mm。直流伺服電機分為(wei) 有刷和無刷電機。有刷電機成本低，結構簡單，啟動轉矩大，調速範圍寬，控製容易，需要維護，但維護方便(換碳刷)，產(chan) 生電磁幹擾，對環境有要求。因此它可以用於(yu) 對成本敏感的普通工業(ye) 和民用場合。無刷電機體(ti) 積小， 重量輕，出力大，響應快，速度高，慣量小，轉動平滑，力矩穩定。控製複雜，容易實現智能化，其電子換相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相。電機兔維護，效率很高，運行溫度低，電磁輻射很小，長壽命，可用於(yu) 各種環境。

2. 交流伺服電機也是無刷電機,分為(wei) 同步和異步電機，目前運動控製中一般都用同步電機，它的功率範圍大，可以做到很大的功率。大慣量，轉動速度低，且隨著功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩運行的應用。

3.伺服電機內(nei) 部的轉子是永磁鐵，驅動器控製的UNNN三相電形成電磁場，轉子在此磁場的作用下轉動，同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅動器，驅動器根據反饋值與(yu) 目標值進行比較，調整轉子轉動的角度。伺服電機的精度決(jue) 定於(yu) 編碼器的精度(線數)。

1.伺服主要靠脈衝(chong) 來定位，基本上可以這樣理解，伺服電機接收到1個(ge) 脈衝(chong) ，就會(hui) 旋轉1個(ge) 脈衝(chong) 對應的角度，從(cong) 而實現位移，因為(wei) ，伺服電機本身具備發出脈衝(chong) 的功能，所以伺服電機每旋轉-個(ge) 角度，都會(hui) 發出對應數量的脈衝(chong) ，這樣，和伺服電機接受的脈衝(chong) 形成了呼應，或者叫閉環，如此一來，係統就會(hui) 知道發了多少脈衝(chong) 給伺服電機，同時又收了多少脈衝(chong) 回來，這樣，就能夠很精確的控製電機的轉動，從(cong) 而實現精確的定位，可以達到0.001mm。

直流伺服電機分為(wei) 有刷和無刷電機。有刷電機成本低，結構簡單，啟動轉矩大，調速範圍寬，控製容易，需要維護，但維護方便(換碳刷)，產(chan) 生電磁幹擾，對環境有要求。因此它可以用於(yu) 對成本敏感的普通工業(ye) 和民用場合。

無刷電機體(ti) 積小，重量輕，出力大，響應快，速度高，慣量小，轉動平滑，力矩穩定。控製複雜，容易實現智能化，其電子換相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相。電機免維護，效率很高，運行溫度低，電磁輻射很小，長壽命，可用於(yu) 各種環境。

2.交流伺服電機也是無刷電機，分為(wei) 同步和異步電機，目前運動控製中一般都用同步電機，它的功率範圍大，可以做到很大的功率。大慣量，轉動速度低，且隨著功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩運行的應用。

3.伺服電機內(nei) 部的轉子是永磁鐵驅動器控製的UNNN三相電形成電磁場，轉子在此磁場的作用下轉動，同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅動器，驅動器根據反饋值與(yu) 目標值進行比較，調整轉子轉動的角度。伺服電機的精度決(jue) 定於(yu) 編碼器的精度(線數)。

伺服電動機又稱執行電動機，在自動控製係統中，用作執行元件，把所收到的電信號轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。分為(wei) 直流和交流伺服電動機兩(liang) 大類，其主要特點是，當信號電壓為(wei) 零時無自轉現象，轉速隨著轉矩的增加而勻速下降

交流伺服要好一些，因為(wei) 是正弦波控製，轉矩脈動小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比較簡單，便宜。

永磁交流伺服電動機

自從(cong) 德國MANNESMANN的Rexroth公司的Indramat分部在1978年漢諾威貿易博覽會(hui) 上正式推出MAC永磁交流伺服電動機和驅動係統，這標誌著此種新一代交流伺服技術已進入實用化階段。到20世紀80年代中後期，各公司都已有完整的係列產(chan) 品。整個(ge) 伺服裝置市場都轉向了交流係統。早期的模擬係統在諸如零漂、抗幹擾、可靠性、精度和柔性等方麵存在不足，尚不能*運動控製的要求，近年來隨著微處理器、新型數字信號處理器(DSP)的應用，出現了數字控製係統，控製部分可*由軟件進行，稱為(wei) 永磁交流伺服係統。

力士樂(le) 伺服電機MKD041B-144-KG1-KN

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伺服電機原理

一、交流伺服電動機

交流同服電動機定子的構造基本上與(yu) 電容分相式單相異步電動機相似，其定子上裝有兩(liang) 個(ge) 位置互差90°的繞組，一個(ge) 是勵磁繞組Rf,它始終接在交流電壓Uf上;另一個(ge) 是控製繞組L,聯接控製信號電壓Uc。所以交流伺服電動機又稱兩(liang) 個(ge) 伺服電動機。

交流伺服電動機的轉子通常做成鼠籠式，但為(wei) 了使伺服電動機具有較寬的調速範圍、線性的機械特性，無“自轉"現象和快速響應的性能,它與(yu) 普通電動機相比，應具有轉子電阻大和轉動慣量小這兩(liang) 個(ge) 特點。目前應用較多的轉子結構有兩(liang) 種形式:一種是采用高電阻率的導電材料做成的高電阻率導條的鼠籠轉子，為(wei) 了減小轉子的轉動慣量，轉子做得細長;另一種是采用鋁合金製成的空心杯形轉子，杯壁很薄，僅(jin) 0.2-0.3mm，為(wei) 了減小磁路的磁阻，要在空心杯形轉子內(nei) 放置固定的內(nei) 定子.空心杯形轉子的轉動慣量很小，反應迅速，而且運轉平穩，因此被廣泛采用。

交流伺服電動機在沒有控製電壓時，定子內(nei) 隻有勵磁繞組產(chan) 生的脈動磁場,轉子靜止不動。當有控製電壓時，定子內(nei) 便產(chan) 生-一個(ge) 旋轉磁場,轉子沿旋轉磁場的方向旋轉，在負載恒定的情況下，電動機的轉速隨控製電壓的大小而變化，當控製電壓的相位相反時，伺服電動機將反轉。

交流伺服電動機的工作原理與(yu) 分相式單相異步電動機雖然相似，但前者的轉子電阻比後者大得多，所以伺服電動機與(yu) 單機異步電動機相比，有三個(ge) 顯著特點:

1、起動轉矩大

2、運行範圍較廣

3、無自轉現象

正常運轉的伺服電動機，隻要失去控製電壓，電機立即停止運轉。當伺服電動機失去控製電壓後，它處於(yu) 單相運行狀態，由於(yu) 轉子電阻大，定子中兩(liang) 個(ge) 相反方向旋轉的旋轉磁場與(yu) 轉子作用所產(chan) 生的兩(liang) 個(ge) 轉矩特性(T1-S1、T2- S2曲線)以及合成轉矩特性(T- S曲線)交流伺服電動機的輸出功率一般是0.1-100W。當電源頻率為(wei) 50Hz，電壓有36V、110V、 220、380V; 當電源頻率為(wei) 400Hz，電壓有20V、26V、36V、115V等多種。

交流伺服電動機運行平穩、噪音小。但控製特性是非線性，並且由於(yu) 轉子電阻大，損耗大，效率低，因此與(yu) 同容量直流伺服電動機相比,體(ti) 積大、重量重，所以隻適用於(yu) 0.5-100W的小功率控製係統。

伺服電機、測速電機、步進電機，各種控製電機有各自的控製任務:

如:伺服電動機將電壓信號轉換為(wei) 轉矩和轉速以驅動控製對象;測速發電機將轉速轉換為(wei) 電壓，並傳(chuan) 遞到輸入端作為(wei) 反饋信號。步進電動機將脈衝(chong) 信號轉換為(wei) 角位移或線位移。

對控製電機的主要要求:動作靈敏、準確、重量輕、體(ti) 積小、耗電少、運行可靠等。

伺服電動機又稱執行電動機。其功能是將輸入的電壓控製信號轉換為(wei) 軸上輸出的角位移和角速度，驅動控製對象。

伺服電動機可控性好，反應迅速。是自動控製係統和計算機外圍設備中常用的執行元件。伺服電動機可分為(wei) 兩(liang) 類:直流伺服電動機、交流伺服電動機。

交流伺服電動機就是一台兩(liang) 相交流異步電機。它的定子上裝有空間互差90°的兩(liang) 個(ge) 繞組:勵磁繞組和控製繞組。

交流伺服電動機的工作原理與(yu) 單相異步電動機有相似之處。

勵磁繞組固定接在電源上，當控製電壓為(wei) 零時，電機無起動轉矩，轉子不轉。

若有控製電壓加在控製繞組上，且勵磁電流i,和控製繞組電流I,不同相時，因此便產(chan) 生兩(liang) 相旋轉磁場。在旋轉磁場的作用下，轉子便轉動起來。

交流伺服電動機的特點:不僅(jin) 要求它在靜止狀態下，能服從(cong) 控製信號的命令而轉動，而且要求在電動機運行時如果控製電壓變為(wei) 零，電動機立即停轉。

但如果交流伺服電動機的參數選擇和一-般單相異步電動機相似，電動機經轉動，即使控製等於(yu) 零，

電動機仍繼續轉動，電動機失去控製，這種現象稱為(wei) “自轉"。

直流伺服電動機的結構與(yu) 直流電動機基本相同。隻是為(wei) 減小轉動慣量，電機做得細長一些。

直流伺服電動機的工作原理也與(yu) 直流電動機相同。

供電方式:他勵供電。勵磁繞組和電樞分別由兩(liang) 個(ge) 獨立的電源供電。

測速發電機是一種轉速測量傳(chuan) 感器。在許多自動控製係統中，它被用來測量旋轉裝置的轉速，向控製電路提供與(yu) 轉速大小成正比的信號電壓。

測速發電機分為(wei) 交流和直流兩(liang) 種類型。

交流測速發電機

交流測速發電機又分為(wei) 同步式和異步式兩(liang) 種，這裏隻分析異步式交流測速發電機的工作原理。

異步式交流測速發電機的結構與(yu) 杯形轉子交流伺服電機相似，它的定子上有兩(liang) 個(ge) 繞組，一個(ge) 是勵磁繞組，一個(ge) 是輸出繞組。

直流測速發電機分永磁式和他勵式兩(liang) 種。兩(liang) 種電機的電樞相同，工作時電樞接負載電阻。但永磁式的定子使用磁鐵產(chan) 生磁場，因而沒有勵磁線圈;他勵式的結構與(yu) 直流伺服電機相同，工作時勵磁繞組加直流電壓勵磁。

測速發電機的作用是將機械速度轉變為(wei) 電壓.信號，在自動控製係統和計算裝置中作為(wei) 檢測元件、校正元件等。如在恒速控製係統中，測速發電機將速度轉換為(wei) 電壓信號作為(wei) 反饋信號，達到調節速度的作用。

力士樂(le) REXROTH伺服電機，伺服馬達，伺服電動機：

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步進電機是利用電磁鐵的作用原理，將脈衝(chong) 信號轉換為(wei) 線位移或角位移的電機。每來一個(ge) 電脈衝(chong) ，步進電機轉動一定角度，帶動機械移動一小段距離。

特點:

(1)來一個(ge) 脈衝(chong) ，轉一個(ge) 步距角。

(2)控製脈衝(chong) 頻率，可控製電機轉速。

(3)改變脈衝(chong) 順序，可改變轉動方向。

由於(yu) 步進電動機的這一工作職能正好符合數字控製係統要求，因此它在數控機床、鍾表工業(ye) 及自動記錄儀(yi) 等方麵都有很廣泛的應用

種類:勵磁式和反應式兩(liang) 種。

區別在於(yu) 勵磁式步進電機的轉子上有勵磁線圈，依靠電磁轉矩工作。反應式步進電機的轉子上沒有勵磁線圈。依靠變化的的磁阻生成磁阻轉矩工作。反應式步進電機的應用廣泛，它有兩(liang) 相、三相、多相之分。這裏主要討論三相反應式步進電動機的結構和工作原理。

從(cong) 結構上看，自動控製係統分為(wei) 開環控製和閉環控製兩(liang) 類。

開環控製係統結構簡單，控製對象按照控製指令工作，但不能根據輸出結果自動調節，僅(jin) 用於(yu) 對控製精度要求不高的場合。

閉環控製係統結構比較複雜。把輸出信號的一部分通過反饋環節引回到輸入端，與(yu) 給定信號比較，得到誤差信號，再送入控製對象去調節輸出結果。如此反複循環，直至誤差為(wei) 零。這種控製是通過反饋來實現的，所以也叫做反饋控製係統。

閉環控製係統(反饋控製係統)的各個(ge) 基本環節如下所示:

係統中各部分的作用如下:

給定元件-把控製指令變成給定值。它與(yu) 被調量存在著一定的函數關(guan) 係。 改變給定值，即可改變被調量。

檢測元件-把被調量檢測出來，按一定的函數關(guan) 係反饋到輸入端。

比較元件-把反饋信號Ur與(yu) 給定信號Ug,比較以獲取誤差信號Ud.

放大元件-當誤差信號太微弱時，需要用放大元件把誤差信號放大到足以推動執行元件的程度。

執行元件-直接推動控製對象改變被調量。控製對象由 執行元件推動的各種裝置，如各種機械負載、發電機、加熱爐、閘門等，相應的被調量就是轉速、電壓、溫度、位移等。