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什么是伺服电机?伺服电机的内部结构及其工作原理

2018-07-10 08:57编辑:ranaldlearning.com人气:


什么是伺服电机?伺服电机的内部结构及其工作原理

  伺服电机(servo motor )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。伺服电机可使控制速度,位置精度非常准确,可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制,并能快速反应,在自动控制系统中,用作执行元件,且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性,可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。

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什么是伺服电机?伺服电机的内部结构及其工作原理

  什么是伺服电机

  伺服电动机又称执行电动机,它将输入的电压信号转变为转轴的角位移或角速度输出,改变输入信号的大小和极性可以改变伺服电动机的转速与转向,输入的电压信号又称为控制信号或控制电压。

  伺服电动机的种类多,用途广。例如在雷达天线系统中,雷达天线是由交流伺服电动机拖动的, 当天线发出去的无线电波遇到目标时,就会被反射回来送给雷达接收机;雷达接收机将目标的方位和距离确定后,向交流伺服电动机送出电信号,交流伺服电动机按照该电信号拖动雷达天线跟踪目标转动。

  根据使用电源的不同,伺服电动机分为直流伺服电动机和交流伺服电动机两大类。直流伺服电动机输出功率较大,功率范围为1~600瓦,有的甚至可达上千瓦;而交流伺服电动机输出功率较小,功率范围一般为0.1~100瓦。

  伺服电机内部结构

  伺服电机可使控制速度,位置精度非常准确,可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制,并能快速反应,在自动控制系统中,用作执行元件,且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性,可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。

  

什么是伺服电机?伺服电机的内部结构及其工作原理

  伺服电机的工作原理

  1、伺服系统(servomechanism)是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任意变化的自动控制系统。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,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,这样,就能够很精确的控制电机的转动,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。有刷电机成本低,结构简单,启动转矩大,调速范围宽,控制容易,需要维护,但维护不方便(换碳刷),产生电磁干扰,对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。

  无刷电机体积小,重量轻,出力大,响应快,速度高,惯量小,转动平滑,力矩稳定。控制复杂,容易实现智能化,其电子换相方式灵活,可以方波换相或正弦波换相。电机免维护,效率很高,运行温度低,电磁辐射很小,长寿命,可用于各种环境。

  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。但直流伺服比较简单,便宜。

  

什么是伺服电机?伺服电机的内部结构及其工作原理

  伺服可作为交流或直流电动机。早期一般伺服直流电动机,因为只有类型的控制大电流是通过序列多年。随着晶体管成为能够控制大电流和开关的大电流在更高的频率,交流伺服电机成为更经常地使用。早期伺服是专为伺服放大器。今天,一类是电机设计的应用,筹措,可能使用伺服放大器或变频控制器,这意味着电动机可用于伺服系统在一个应用程序,并使用变频驱动器在另一应用程序。有些公司还要求任何闭环系统,不使用步进电机伺服系统,所以它是可能的一个简单的交流感应电机是连接到一个速度控制器,被称为伺服电机。

(来源:pc蛋蛋)

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