伺服電機系統

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

伺服電機可使控制速度，位置精度非常準確，可以將電壓信號轉化為轉矩和轉速以驅動控制對象。伺服電機轉子轉速受輸入信號控制，並能快速反應，在自動控制系統中，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。分為直流和交流伺服電動機兩大類，其主要特點是，當信號電壓為零時無自轉現象，轉速隨著轉矩的增加而勻速下降。

1、伺服系統（servo mechanism）是使物體的位置、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制系統。伺服主要靠脈衝來定位，基本上可以這樣理解，伺服電機接收到1個脈衝，就會旋轉1個脈衝對應的角度，從而實現位移，因為，伺服電機本身具備發出脈衝的功能，所以伺服電機每旋轉一個角度，都會發出對應數量的脈衝，這樣，和伺服電機接受的脈衝形成了呼應，或者叫閉環，如此一來，系統就會知道發了多少脈衝給伺服電機，同時又收了多少脈衝回來，這樣，就能夠很精確的控制電機的轉動，從而實現精確的定位，可以達到0.001mm。直流伺服電機分為有刷和無刷電機。有刷電機成本低，結構簡單，啟動轉矩大，調速範圍寬，控制容易，需要維護，但維護不方便（換碳刷），產生電磁干擾，對環境有要求。因此它可以用於對成本敏感的普通工業和民用場合。

無刷電機體積小，重量輕，出力大，響應快，速度高，慣量小，轉動平滑，力矩穩定。控制複雜，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，可用於各種環境。

2、交流伺服電機也是無刷電機，分為同步和非同步電機，目前運動控制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，最高轉動速度低，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、伺服電機內部的轉子是永磁鐵，驅動器控制的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目標值進行比較，調整轉子轉動的角度。伺服電機的精度決定於編碼器的精度（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，因為是正弦波控制，轉矩脈動小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比較簡單，便宜。

注釋：

脈衝：脈衝通常是指電子技術中經常運用的一種象脈搏似的短暫起伏的電衝擊(電壓或電流)。主要特性有波形、幅度、寬度和重複頻率。脈衝是相對於連續信號在整個信號周期內短時間發生的信號，大部分信號周期內沒有信號。就像人的脈搏一樣。現在一般指數字信號，它已經是一個周期內有一半時間有信號。計算機內的信號就是脈衝信號，又叫數字信號。此外，脈衝也用來表示思想感情上的衝動和要求。

有刷電機：有刷電機是內含電刷裝置的將電能轉換成機械能（電動機）或將機械能轉換成電能（發電機）的旋轉電機。有刷電機是所有電機的基礎，它具有啟動快、制動及時、可在大範圍內平滑地調速、控制電路相對簡單等特點。

電磁：電磁，物理概念之一，是物質所表現的電性和磁性的統稱。如電磁感應、電磁波等等。電磁是丹麥科學家奧斯特發現的。電磁現象產生的原因在於電荷運動產生波動，形成磁場，因此所有的電磁現象都離不開電場。電磁學是研究電場和磁場的相互作用現象，及其規律和應用的物理學分支學科。麥克斯韋關於變化電場產生磁場的假設，奠定了電磁學的整個理論體系，發展了對現代文明起重大影響的電工和電子技術，深刻地影響著人們認識物質世界的思想。

非同步電機：非同步電動機又稱感應電動機，是由氣隙旋轉磁場與轉子繞組感應電流相互作用產生電磁轉矩，從而實現機電能量轉換為機械能量的一種交流電機。

三相非同步電機主要用作電動機，拖動各種生產機械，例如：風機、泵、壓縮機、機床、輕工及礦山機械、農業生產中的脫粒機和粉碎機、農副產品中的加工機械等等。 結構簡單、製造容易、價格低廉、運行可靠、堅固耐用、運行效率較高並具有適用的工作特性。

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