力士樂伺服電機

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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，并能快速反應，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，伺服電機本身具備發出脈沖的功能，所以伺服電機每旋轉一個角度，都會發出對應數量的脈沖，這樣，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。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，對環境有要求。因此它可以用于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。控制復雜，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，可用于各種環境。

2、交流伺服電機也是無刷電機，分為同步和異步電機，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，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于編碼器的精度（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。

德國博世力士樂（BOSCH-REXROTH）公司生產鐵氧體永磁的SD系列（17個規格）和稀土永磁的SE系列（8個規格）交流伺服電動機和Servodyn SM系列的驅動控制器。Indramat分部的MAC系列交流伺服電動機共有7個機座號92個規格。

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，伺服電機本身具備發出脈沖的功能，所以伺服電機每旋轉-一個角度，都會發出對應數量的脈沖，這樣，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。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，但維護方便(換碳刷)，產生電磁干擾，對環境有要求。因此它可以用于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?？刂茝碗s，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。電機兔維護，效率很高，運行溫度低，電磁輻射很小，長壽命，可用于各種環境。

2. 交流伺服電機也是無刷電機,分為同步和異步電機，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，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UNNN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)。

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，伺服電機本身具備發出脈沖的功能，所以伺服電機每旋轉-個角度，都會發出對應數量的脈沖，這樣，和伺服電機接受的脈沖形成了呼應，或者叫閉環，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。

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，但維護方便(換碳刷)，產生電磁干擾，對環境有要求。因此它可以用于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?？刂茝碗s，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，可用于各種環境。

2.交流伺服電機也是無刷電機，分為同步和異步電機，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，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UNNN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)。

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。

永磁交流伺服電動機

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*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*由軟件進行，稱為永磁交流伺服系統。

力士樂伺服電機MKD041B-144-KG1-KN

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伺服電機原理

一、交流伺服電動機

交流同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。

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、起動轉矩大

2、運行范圍較廣

3、無自轉現象

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)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、噪音小。但控制特性是非線性，并且由于轉子電阻大，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。

伺服電機、測速電機、步進電機，各種控制電機有各自的控制任務:

如:伺服電動機將電壓信號轉換為轉矩和轉速以驅動控制對象;測速發電機將轉速轉換為電壓，并傳遞到輸入端作為反饋信號。步進電動機將脈沖信號轉換為角位移或線位移。

對控制電機的主要要求:動作靈敏、準確、重量輕、體積小、耗電少、運行可靠等。

伺服電動機又稱執行電動機。其功能是將輸入的電壓控制信號轉換為軸上輸出的角位移和角速度，驅動控制對象。

伺服電動機可控性好，反應迅速。是自動控制系統和計算機外圍設備中常用的執行元件。伺服電動機可分為兩類:直流伺服電動機、交流伺服電動機。

交流伺服電動機就是一臺兩相交流異步電機。它的定子上裝有空間互差90°的兩個繞組:勵磁繞組和控制繞組。

交流伺服電動機的工作原理與單相異步電動機有相似之處。

勵磁繞組固定接在電源上，當控制電壓為零時，電機無起動轉矩，轉子不轉。

若有控制電壓加在控制繞組上，且勵磁電流i,和控制繞組電流I,不同相時，因此便產生兩相旋轉磁場。在旋轉磁場的作用下，轉子便轉動起來。

交流伺服電動機的特點:不僅要求它在靜止狀態下，能服從控制信號的命令而轉動，而且要求在電動機運行時如果控制電壓變為零，電動機立即停轉。

但如果交流伺服電動機的參數選擇和一-般單相異步電動機相似，電動機經轉動，即使控制等于零，

電動機仍繼續轉動，電動機失去控制，這種現象稱為“自轉"。

直流伺服電動機的結構與直流電動機基本相同。只是為減小轉動慣量，電機做得細長一些。

直流伺服電動機的工作原理也與直流電動機相同。

供電方式:他勵供電。勵磁繞組和電樞分別由兩個獨立的電源供電。

測速發電機是一種轉速測量傳感器。在許多自動控制系統中，它被用來測量旋轉裝置的轉速，向控制電路提供與轉速大小成正比的信號電壓。

測速發電機分為交流和直流兩種類型。

交流測速發電機

交流測速發電機又分為同步式和異步式兩種，這里只分析異步式交流測速發電機的工作原理。

異步式交流測速發電機的結構與杯形轉子交流伺服電機相似，它的定子上有兩個繞組，一個是勵磁繞組，一個是輸出繞組。

直流測速發電機分永磁式和他勵式兩種。兩種電機的電樞相同，工作時電樞接負載電阻。但永磁式的定子使用磁鐵產生磁場，因而沒有勵磁線圈;他勵式的結構與直流伺服電機相同，工作時勵磁繞組加直流電壓勵磁。

測速發電機的作用是將機械速度轉變為電壓.信號，在自動控制系統和計算裝置中作為檢測元件、校正元件等。如在恒速控制系統中，測速發電機將速度轉換為電壓信號作為反饋信號，達到調節速度的作用。

力士樂REXROTH伺服電機，伺服馬達，伺服電動機：

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步進電機是利用電磁鐵的作用原理，將脈沖信號轉換為線位移或角位移的電機。每來一個電脈沖，步進電機轉動一定角度，帶動機械移動一小段距離。

特點:

(1)來一個脈沖，轉一個步距角。

(2)控制脈沖頻率，可控制電機轉速。

(3)改變脈沖順序，可改變轉動方向。

由于步進電動機的這一工作職能正好符合數字控制系統要求，因此它在數控機床、鐘表工業及自動記錄儀等方面都有很廣泛的應用

種類:勵磁式和反應式兩種。

區別在于勵磁式步進電機的轉子上有勵磁線圈，依靠電磁轉矩工作。反應式步進電機的轉子上沒有勵磁線圈。依靠變化的的磁阻生成磁阻轉矩工作。反應式步進電機的應用廣泛，它有兩相、三相、多相之分。這里主要討論三相反應式步進電動機的結構和工作原理。

從結構上看，自動控制系統分為開環控制和閉環控制兩類。

開環控制系統結構簡單，控制對象按照控制指令工作，但不能根據輸出結果自動調節，僅用于對控制精度要求不高的場合。

閉環控制系統結構比較復雜。把輸出信號的一部分通過反饋環節引回到輸入端，與給定信號比較，得到誤差信號，再送入控制對象去調節輸出結果。如此反復循環，直至誤差為零。這種控制是通過反饋來實現的，所以也叫做反饋控制系統。

閉環控制系統(反饋控制系統)的各個基本環節如下所示:

系統中各部分的作用如下:

給定元件-把控制指令變成給定值。它與被調量存在著一定的函數關系。 改變給定值，即可改變被調量。

檢測元件-把被調量檢測出來，按一定的函數關系反饋到輸入端。

比較元件-把反饋信號Ur與給定信號Ug,比較以獲取誤差信號Ud.

放大元件-當誤差信號太微弱時，需要用放大元件把誤差信號放大到足以推動執行元件的程度。

執行元件-直接推動控制對象改變被調量?？刂茖ο笥?執行元件推動的各種裝置，如各種機械負載、發電機、加熱爐、閘門等，相應的被調量就是轉速、電壓、溫度、位移等。