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伺服電機工作原理：
1.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，從而實現位移，因為，伺服電機編碼器本身具備發出脈沖的功能，所以伺服電機每旋轉一個角度，編碼器都會發出對應數量的脈沖，和伺服電機接受的脈沖形成了呼應，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，從而實現精確的定位，可以達到0.001mm。
2.交流伺服電機是無刷電機，目前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運行的應用。
3.伺服電機內部的轉子是永磁鐵（原料為稀土），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于編碼器的精度（線數）。
4.伺服電動機又稱執行電動機，在自動控制系統中，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，交流伺服電機是正弦波控制，轉矩脈動小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比較簡單，便宜。
5.永磁交流伺服電動機 20世紀80年代以來，隨著集成電路、電力電子技術和交流可變速驅動技術的發展，永磁交流伺服驅動技術有了突出的發展，各國著名電氣廠商相繼推出各自的交流伺服電動機和伺服驅動器系列產品并不斷完善和更新。交流伺服系統已成為當代高性能伺服系統的主要發展方向，90年代以后，世界各國已經商品化了的交流伺服系統是采用全數字控制的正弦波電動機伺服驅動。交流伺服驅動裝置在傳動領域的發展日新月異。永磁交流伺服電動機同直流伺服電動機比較，主要優點有： ⑴無電刷和換向器，因此工作可靠，對維護和保養要求低。 ⑵定子繞組散熱比較方便。 ⑶慣量小，易于提高系統的快速性。 ⑷適應于高速大力矩工作狀態。 ⑸同功率下有較小的體積和重量。
交流伺服電機發展背景：自從德國MANNESMANN的Rexroth公司的Indramat分部在1978年漢諾威貿易博覽會上正式推出MAC永磁交流伺服電動機和驅動系統，這標志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年代中后期，各公司都已有完整的系列產品。整個伺服裝置市場都轉向了交流系統。早期的模擬系統在諸如零漂、抗干擾、可靠性、精度和柔性等方面存在不足，尚不能完全滿足運動控制的要求，近年來隨著微處理器、新型數字信號處理器（DSP）的應用，出現了數字控制系統，控制部分可完全由軟件進行，到目前為止，高性能的電伺服系統大多采用永磁同步型交流伺服電動機，控制驅動器多采用快速、準確定位的全數字位置伺服系統。典型生產廠家如德國西門子、美國科爾摩根和日本松下及安川等公司。
日本安川電機：制作所推出的交流伺服電動機和驅動器，其中D系列適用于數控機床（最高轉速為1000r/min，力矩為0.25～2.8N.m），R系列適用于機器人（最高轉速為3000r/min，力矩為0.016～0.16N.m）。之后又推出M、F、S、H、C、G 六個系列。20世紀90年代先后推出了新的D系列和R系列。由舊系列矩形波驅動、8051單片機控制改為正弦波驅動、80C、154CPU和門陣列芯片控制，力矩波動由24％降低到7％，并提高了可靠性。這樣，只用了幾年時間形成了八個系列（功率范圍為0.05～6kW）較完整的體系，滿足了工作機械、搬運機構、焊接機械人、裝配機器人、電子部件、加工機械、印刷機、高速卷繞機、繞線機等的不同需要。
注釋：莫托曼機器人（MOTOMAN）和瑞典ABB機器人均采用日本安川電機。
日本發那科（Fanuc）公司：在20世紀80年代中期也推出了S系列（13個規格）和L系列（5個規格）的永磁交流伺服電動機。L系列 有較小的轉動慣量和機械時間常數，適用于要求特別快速響應的位置伺服系統。 日本其他廠商，例如：三菱電動機（HC-KFS、HC-MFS、HC-SFS、HC-RFS和HC-UFS系列）、東芝精機（SM系列）、大隈鐵工所(BL系列）、三洋電氣（BL系列）、立石電機（S系列）等眾多廠商也進入了永磁交流伺服系統的競爭行列。
伺服電機結構：
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子通常做成鼠籠式，但為了使伺服電動機具有較寬的調速范圍、線性的機械特性，無“自轉”現象和快速響應的性能，它與普通電動機相比，應具有轉子電阻大和轉動慣量小這兩個特點。目前應用較多的轉子結構有兩種形式：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子，為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制成的空心杯形轉子，杯壁很薄，僅0.2-0.3mm，為了減小磁路的磁阻，要在空心杯形轉子內放置固定的內定子.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制電壓時，定子內只有勵磁繞組產生的脈動磁場，轉子靜止不動。當有控制電壓時，定子內便產生一個旋轉磁場，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。正常運轉的伺服電動機，只要失去控制電壓，電機立即停止運轉。當伺服電動機失去控制電壓后，它處于單相運行狀態，由于轉子電阻大，定子中兩個相反方向旋轉的旋轉磁場與轉子作用所產生的兩個轉矩特性（T1－S1、T2－S2曲線）以及合成轉矩特性（T－S曲線）。
伺服電機驅動器：在某些傳動領域內，需要對被控對象實現高精度的位置控制，而實現精確位置控制的一個基本條件是需要有高精度的執行機構。當脈沖當量和進給速度都要求太高時，交流伺服電機傳動技術卻能以較低的成本獲取極高的位置控制精度，世界上許多知名電機制造商如松下，三洋，西門子等公司紛紛推出自己的交流伺服電機和伺服驅動器。
伺服電機驅動器作簡要介紹。
在位置控制方式下，伺服驅動器接收數控主機發出的位置指令信號?脈沖／方向，送入脈沖列形態，經電子齒輪分倍頻后，在偏差可逆計數器中與反饋脈沖信號比較后形成偏差信號。反饋脈沖是由光電編碼器檢測到電機實際所產生的脈沖數，經四倍頻后產生的。位置偏差信號經位置環的復合前饋控制器調節后，形成速度指令信號。速度指令信號與速度反饋信號?與位置檢測裝置相同 比較后的偏差信號經速度環比例積分控制器調節后產生電流指令信號，在電流環中經矢量變換后，由ＳＰＷＭ輸出轉矩電流，控制交流伺服電機的運行。位置控制精度由光電編碼器每轉產生的脈沖數控制。它分增量式光電編碼器和絕對式光電編碼器。增量式編碼器構造簡單，易于掌握，平均壽命長，分辨率高，實際應用較多。本系統采用的是增量式光電編碼器。絕對式光電編碼器按二進制編碼輸出，信號線多，由于精度取決于位數，所以高分辨率不易得到。但是這種編碼器即使不動時也能輸出絕對角度信息，主要用于全閉環高級數控機床，機器人等產品中。
伺服電機制動方式 （請區別于加減速控制）
一、電氣制動法：
1. 動態制動器（又稱能耗制動）由動態制動電阻組成,在故障、急停、電源斷電時通過能耗制動縮短伺服電機的機械進給距離。
2. 再生制動（又稱回饋制動）是指伺服電機在減速或停車時將制動產生的能量通過逆變回路反饋到直流母線,經阻容回路吸收。
二、機械制動法
1. 電磁制動是通過機械裝置鎖住電機的軸。
用戶往往對電磁制動、再生制動、動態制動的作用混淆。
三者的區別：
(1)再生制動必須在伺服控制器正常工作時才起作用，在故障、急停、電源斷電時等情況下無法制動電機。
(2)再生制動的工作是系統自動進行，而動態制動器和電磁制動的工作需外部繼電器控制。
(3)電磁制動一般在SV OFF后啟動，否則可能造成放大器過載。動態制動器一般在SV OFF或主回路斷電后啟動，否則可能造成動態制動電阻過熱。
選擇配件的注意事項：
(1) 有些系統如傳送裝置，升降裝置等要求伺服電機能盡快停車。而在故障、急停、電源斷電時伺服器沒有再生制動無法對電機減速。同時系統的機械慣量又較大，這時需選用動態制動器動態制動器的選擇要依據負載的輕重，電機的工作速度等。
(2) 有些系統要維持機械裝置的靜止位置需電機提供較大的輸出轉矩且停止的時間較長，如果使用伺服的自鎖功能往往會造成電機過熱或放大器過載。這種情況就要選擇帶電磁制動的電機。
(3) 伺服器都有內置的再生制動單元，但當再生制動較頻繁時可能引起直流母線電壓過高，這時需另配再生制動電阻。再生制動電阻是否需要另配，配多大的再生制動電阻可參照樣本的使用說明。實際選型中要先根據系統的負載慣量和樣本上的電機慣量，算出慣量比。再以樣本列表上的制動次數除以(慣量比+1)。這樣得到的數據才是允許的制動次數。
免責聲明：以上資料難免有謬誤之處，敬請參考！
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發表于 2011-1-2 00:12:28
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發表于 2011-1-2 08:37:23
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