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什么是伺服電機?伺服電機的工作原理是什么?

時間:2023-11-07 18:02:36來源:21ic電子網(wǎng)

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

  一、伺服電機

  伺服電機可以控制速度,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,并能快速反應,在自動控制系統(tǒng)中,用作執(zhí)行元件,且具有機電時間常數(shù)小、線性度高等特性,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(xiàn)象,轉速隨著轉矩的增加而勻速下降。

  伺服電機分為直流伺服電機和交流伺服電機,直流伺服電機和交流伺服電機都有各自的應用領域,但直流伺服電機的應用更廣泛的情況包括:

  1.工業(yè)自動化:直流伺服電機常用于工業(yè)自動化領域,如生產線上的輸送帶、機械臂、自動化裝配系統(tǒng)等。它們提供了高精度和可控性,適用于需要快速響應和高精度定位的應用。

  2.機床和數(shù)控機械:直流伺服電機廣泛用于數(shù)控機床、銑床、鉆床、激光切割機等設備中,以提供精確的位置控制和速度調整。

  3.機器人技術:直流伺服電機在工業(yè)機器人、協(xié)作機器人服務機器人中發(fā)揮著關鍵作用,用于各種精密任務,如拾取和放置、焊接、噴涂等。

  4.醫(yī)療設備:直流伺服電機用于醫(yī)療設備,例如CT掃描機、手術機器人和醫(yī)療儀器,以確保高精度的運動和控制。

  5.航空航天:直流伺服電機也被廣泛應用于航空航天領域,如導航系統(tǒng)、飛機的操縱系統(tǒng)和衛(wèi)星設備。

  6.實驗室設備:直流伺服電機通常用于科學實驗室中的各種設備,如顯微鏡、實驗臺、樣品旋轉器等,以實現(xiàn)精確的控制和運動。

  二、伺服電機工作原理

  1、伺服系統(tǒng)(servo mechanism)是使物體的位置、方位、狀態(tài)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(tǒng)。伺服主要靠脈沖來定位,基本上可以這樣理解,伺服電機接收到1個脈沖,就會旋轉1個脈沖對應的角度,從而實現(xiàn)位移,因為,伺服電機本身具備發(fā)出脈沖的功能,所以伺服電機每旋轉一個角度,都會發(fā)出對應數(shù)量的脈沖,這樣,和伺服電機接受的脈沖形成了呼應,或者叫閉環(huán),如此一來,系統(tǒng)就會知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機,同時又收了多少脈沖回來,這樣,就能夠很精確的控制電機的轉動,從而實現(xiàn)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,調速范圍寬,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(huán)境有要求。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)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(wěn)定??刂茝碗s,容易實現(xiàn)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,可用于各種環(huán)境。

  2、交流伺服電機也是無刷電機,分為同步和異步電機,運動控制中一般都用同步電機,它的功率范圍大,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(wěn)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(jù)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于編碼器的精度(線數(shù))。

  交流伺服電機和無刷直流伺服電機在功能上的區(qū)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。

標簽: 伺服電機

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