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伺服電機原理
一、交流伺服電動機 交流伺服電動機定子的構造基本上與電容分相式單相異步電動機相似.其定子上裝有兩個位置互差90°的繞組，一個是勵磁繞組Rf，它始終接在交流電壓Uf上；另一個是控制繞組L，聯(lián)接控制信號電壓Uc。所以交流伺服電動機又稱兩個伺服電動機。 交流伺服電動機的轉(zhuǎn)子通常做成鼠籠式，但為了使伺服電動機具有較寬的調(diào)速范圍、線性的機械特性，無“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象和快速響應的性能，它與普通電動機相比，應具有轉(zhuǎn)子電阻大和轉(zhuǎn)動慣量小這兩個特點。目前應用較多的轉(zhuǎn)子結構有兩種形式：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(zhuǎn)子，為了減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，轉(zhuǎn)子做得細長；另一種是采用鋁合金制成的空心杯形轉(zhuǎn)子，杯壁很薄，僅0.2-0.3mm，為了減小磁路的磁阻，要在空心杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)放置固定的內(nèi)定子.空心杯形轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量很小，反應迅速，而且運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，因此被廣泛采用。 交流伺服電動機在沒有控制電壓時，定子內(nèi)只有勵磁繞組產(chǎn)生的脈動磁場，轉(zhuǎn)子靜止不動。當有控制電壓時，定子內(nèi)便產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)，在負載恒定的情況下，電動機的轉(zhuǎn)速隨控制電壓的大小而變化，當控制電壓的相位相反時，伺服電動機將反轉(zhuǎn)。
編輯本段伺服電動機與單機異步電動機比較
交流伺服電動機的工作原理與分相式單相異步電動機雖然相似，但前者的轉(zhuǎn)子電阻比后者大得多，所以伺服電動機與單機異步電動機相比，有三個顯著特點： 1、起動轉(zhuǎn)矩大 由于轉(zhuǎn)子電阻大，其轉(zhuǎn)矩特性曲線如圖3中曲線1所示，與普通異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性曲線2相比，有明顯的區(qū)別。它可使臨界轉(zhuǎn)差率S0>1，這樣不僅使轉(zhuǎn)矩特性（機械特性）更接近于線性，而且具有較大的起動轉(zhuǎn)矩。因此，當定子一有控制電壓，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動，即具有起動快、靈敏度高的特點。 2、運行范圍較廣 3、無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象 正常運轉(zhuǎn)的伺服電動機，只要失去控制電壓，電機立即停止運轉(zhuǎn)。當伺服電動機失去控制電壓后，它處于單相運行狀態(tài)，由于轉(zhuǎn)子電阻大，定子中兩個相反方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子作用所產(chǎn)生的兩個轉(zhuǎn)矩特性（T1－S1、T2－S2曲線）以及合成轉(zhuǎn)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50Hz，電壓有36V、110V、220、380V；當電源頻率為400Hz，電壓有20V、26V、36V、115V等多種。 交流伺服電動機運行平穩(wěn)、噪音小。但控制特性是非線性，并且由于轉(zhuǎn)子電阻大，損耗大，效率低，因此與同容量直流伺服電動機相比，體積大、重量重，所以只適用于0.5-100W的小功率控制系統(tǒng)。
編輯本段選型方法
與步進電機的性能比較
步進電機作為一種開環(huán)控制的系統(tǒng)，和現(xiàn)代數(shù)字控制技術有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進電機的應用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機也越來越多地應用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應數(shù)字控制的發(fā)展趨勢，運動控制系統(tǒng)中大多采用步進電機或全數(shù)字式交流伺服電機作為執(zhí)行電動機。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號），但在使用性能和應用場合上存在著較大的差異?，F(xiàn)就二者的使用性能作一比較。 一、控制精度不同 兩相混合式步進電機步距角一般為 1.8°、0.9°，五相混合式步進電機步距角一般為0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步進電機通過細分后步距角更小。如三洋公司（SANYO DENKI）生產(chǎn)的二相混合式步進電機其步距角可通過撥碼開關設置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了兩相和五相混合式步進電機的步距角。 交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以三洋全數(shù)字式交流伺服電機為例，對于帶標準2000線編碼器的電機而言，由于驅(qū)動器內(nèi)部采用了四倍頻技術，其脈沖當量為360°/8000=0.045°。對于帶17位編碼器的電機而言，驅(qū)動器每接收131072個脈沖電機轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當量為360°/131072=0.0027466°，是步距角為1.8°的步進電機的脈沖當量的1/655。 二、低頻特性不同 步進電機在低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象。振動頻率與負載情況和驅(qū)動器性能有關，一般認為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半。這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現(xiàn)象對于機器的正常運轉(zhuǎn)非常不利。當步進電機工作在低速時，一般應采用阻尼技術來克服低頻振動現(xiàn)象，比如在電機上加阻尼器，或驅(qū)動器上采用細分技術等。 交流伺服電機運轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機能（FFT），可檢測出機械的共振點，便于系統(tǒng)調(diào)整。 三、矩頻特性不同 步進電機的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300～600RPM。交流伺服電機為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般為2000RPM或3000RPM）以內(nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。 四、過載能力不同 步進電機一般不具有過載能力。交流伺服電機具有較強的過載能力。以山洋交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能力。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的二到三倍，可用于克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩。步進電機因為沒有這種過載能力，在選型時為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機，而機器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了力矩浪費的現(xiàn)象。 五、運行性能不同 步進電機的控制為開環(huán)控制，啟動頻率過高或負載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度，應處理好升、降速問題。交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣，內(nèi)部構成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會出現(xiàn)步進電機的丟步或過沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠。 六、速度響應性能不同 步進電機從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要200～400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以山洋400W交流伺服電機為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場合。 綜上所述，交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進電機。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進電機來做執(zhí)行電動機。所以，在控制系統(tǒng)的設計過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素，選用適當?shù)目刂齐姍C。
選型計算方法
一、轉(zhuǎn)速和編碼器分辨率的確認。 二、電機軸上負載力矩的折算和加減速力矩的計算。 三、計算負載慣量，慣量的匹配，安川伺服電機為例，部分產(chǎn)品慣量匹配可達50倍，但實際越小越好，這樣對精度和響應速度好。 四、再生電阻的計算和選擇，對于伺服，一般2kw以上，要外配置。 五、電纜選擇，編碼器電纜雙絞屏蔽的，對于安川伺服等日系產(chǎn)品絕對值編碼器是6芯，增量式是4芯。
編輯本段安裝使用注意事項
一、伺服電機油和水的保護 A：伺服電機可以用在會受水或油滴侵襲的場所，但是它不是全防水或防油的。因此， 伺服電機不應當放置或使用在水中或油侵的環(huán)境中。 B：如果伺服電機連接到一個減速齒輪，使用伺服電機時應當加油封，以防止減速齒輪的油進入伺服電機 C：伺服電機的電纜不要浸沒在油或水中。 二、伺服電機電纜→減輕應力 A：確保電纜不因外部彎曲力或自身重量而受到力矩或垂直負荷，尤其是在電纜出口處或連接處。 B：在伺服電機移動的情況下，應把電纜（就是隨電機配置的那根）牢固地固定到一個靜止的部分（相對電機），并且應當用一個裝在電纜支座里的附加電纜來延長它，這樣彎曲應力可以減到最小。 C：電纜的彎頭半徑做到盡可能大。 三、伺服電機允許的軸端負載 A：確保在安裝和運轉(zhuǎn)時加到伺服電機軸上的徑向和軸向負載控制在每種型號的規(guī)定值以內(nèi)。 B：在安裝一個剛性聯(lián)軸器時要格外小心，特別是過度的彎曲負載可能導致軸端和軸承的損壞或磨損 C：最好用柔性聯(lián)軸器，以便使徑向負載低于允許值，此物是專為高機械強度的伺服電機設計的。 D：關于允許軸負載，請參閱“允許的軸負荷表”（使用說明書）。 四、伺服電機安裝注意 A：在安裝/拆卸耦合部件到伺服電機軸端時，不要用錘子直接敲打軸端。（錘子直接敲打軸端，伺服電機軸另一端的編碼器要被敲壞） B：竭力使軸端對齊到最佳狀態(tài)（對不好可能導致振動或軸承損壞）。
編輯本段直流無刷伺服電機特點
轉(zhuǎn)動慣量小、啟動電壓低、空載電流?。?棄接觸式換向系統(tǒng)，大大提高電機轉(zhuǎn)速，最高轉(zhuǎn)速高達100 000rpm；無刷伺服電機在執(zhí)行伺服控制時，無須編碼器也可實現(xiàn)速度、位置、扭矩等的控制； 不存在電刷磨損情況，除轉(zhuǎn)速高之外，還具有壽命長、噪音低、無電磁干擾等特點。
編輯本段直流有刷伺服電機特點
1.體積小、動作快反應快、過載能力大、調(diào)速范圍寬 2.低速力矩大, 波動小，運行平穩(wěn) 3.低噪音,高效率 4.后端編碼器反饋（選配）構成直流伺服等優(yōu)點
SGMJV-01ADA61+SGDV-R90A01A
SGMJV-01AAA61+SGDV-R90A01A
SGMJV-01AAA6C+SGDV-R90A01A
SGMJV-02AAA61+SGDV-1R6A01A
SGMJV-02AAA6C+SGDV-1R6A01A
SGMJV-04AAA61+SGDV-2R8A01A
SGMJV-04AAA6C+SGDV-2R8A01A
SGMJV-08AAA61+SGDV-5R5A01A
SGMJV-08AAA6C+SGDV-5R5A01A
SGMGV-09ADA61+SGDV-7R6A01A
SGMGV-09ADA6C+SGDV-7R6A01A
SGMGV-13ADA61+SGDV-120A01A
SGMGV-13ADA6C+SGDV-120A01A
SGMGV-20ADA61+SGDV-180A01A
SGMGV-20ADA6C+SGDV-180A01A
SGMGV-30ADA61+SGDV-200A01A
SGMGV-30ADA6C+SGDV-200A01A
SGMGV-44ADA61+SGDV-330A01A
SGMGV-55ADA61+SGDV-470A01A
SGMGV-75ADA61+SGDV-550A01A
SGMGV-1AADA61+SGDV-590A01A
SGMGV-1EADA61+SGDV-780A01A
SGMJV-04ADA21+SGDV-2R8A11A
SGMJV-A5ADA21+SGDV-R70A11A
SGMJV-01ADA2C+SGDV-R90A11A
SGMJV-04ADC6S+SGDV-2R8A01A
SGMJV-08ADC6S+SGDV-5R5A01A
SGMJV-08ADC61+SGDV-5R5A01A
SGMJV-04ADC6E+SGDV-2R8A01A
SGMAV-10ADA6C+SGDV-120A11A
SGMAH-02AAA41+SGDM-02ADA
SGMAH-04AAA41+SGDM-04ADA
SGMGH-05ACA61+SGDM-05ADA
SGMGH-09ACA61+SGDM-10ADA
SGMGH-09ACA6C+SGDM-10ADA
SGMGH-13ACA61+SGDM-15ADA
SGMGH-20ACA61+SGDM-20ADA
SGMGH-30ACA61+SGDM-30ADA
SGMGH-44ACA61+SGDM-50ADA
SGMGH-55ACA61+SGDM-60ADA
SGMGH-75ACA61+SGDM-75ADA
SGMGH-1EACA61+SGDM-1EADA
SGMJV-01AAA61
SGMJV-01AAA6C
SGMJV-02AAA61
SGMJV-02AAA6C
SGMJV-04AAA61
SGMJV-04AAA6C
SGMJV-08AAA61
SGMJV-08AAA6C
SGDV-R90A01A
SGDV-1R6A01A
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SGMAH-01AAA41
SGMAH-02AAA41
SGMAH-04AAA41
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SGMGH-44ACA6C
SGMGH-09ACA6C
SGMGH-09ACA61
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SGMGH-30ACA61
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SGMGH-05ACA61
SGMGV-30DDC61
SGMGV-09ADA61
SGMGV-09ADA6C
SGMGV-20ADC61
SGMGV-30ADC61
SGMGV-44ADA61
SGDV-7R6A01A
SGDV-120A01A
SGDV-200A01A
SGDV-330A01A
SGMJV-04ADA21
SGMJV-01ADA2C
SGMJV-02ADA21
SGDM-01ADA
SGDM-02ADA
SGDM-04ADA
SGDM-05ADA
SGDM-08ADA
SGDM-10ADA
SGDM-15ADA
SGDM-20ADA
SGDM-30ADA
SGDM-40ADA
SGDM-50ADA
SGDM-60ADA
SGDM-75ADA
SGDM-1AADA
SGDM-1EADA
SGMAV-04ADA21
SGMAV-01ADA21
SGMAV-04ADA6C
SGMPS-02ACA21
SGMPS-01ACA21
SGMPS-04ACA21
SGDH-02AE
SGDH-1EAE
SGDH-1ADE
SGMAV-02ADA61
SGMAV-08ADA61
SGMAV-A5ADA61
SGMAV-A5ADA21
SGMSV-20ADA61
SGMSV-30ADA61
