伺服电机是一种在伺服系统中准确控制机械元件运转的发动机,作为补助马达间接变速装置,其核心作用是将电信号转化为准确的机械运动,满足对速度、位置、力矩的高精度控制需求。
伺服电机通过闭环控制系统实现高精度定位。其工作原理主要依赖脉冲信号:电机每接收1个脉冲,会旋转对应角度,实现位移;同时,电机每旋转一个角度,会发出对应数量的脉冲,与接收的脉冲形成呼应。系统通过比较发出的脉冲和反馈的脉冲数量,准确控制电机转动。
伺服电机主要分为直流伺服电动机和交流伺服电动机两大类:
直流伺服电动机:结构简单,控制方便,但存在电刷和换向器磨损问题,维护成本较高。
交流伺服电动机:无电刷和换向器,运行可靠,维护简单。其原理与两相交流异步电机相同,定子上装有两个绕组——励磁绕组和控制绕组。通过适当选择电容大小,使通入两个绕组的电流相位差接近90°,产生旋转磁场,驱动转子转动。
伺服电机具有以下特性:
高精度:通过闭环控制系统,实现速度、位置的准确控制。
快速响应:转子转速受输入信号控制,能快速反应,满足动态控制需求。
机电时间常数小:电机启动、停止迅速,动态性能良好。
线性度高:电机输出与输入信号呈线性关系,便于控制。
无自转现象:当信号电压为零时,电机立即停止转动,避免失控。
分类
按电流类型:可分为交流伺服电机和直流伺服电机。交流伺服电机是主要类型,功率范围广,抗干扰性强;直流伺服电机结构简单,适用于小型设备,但需定期更换碳刷。
按应用场景:可分为通用型、高精度型、防爆 / 防水型等。通用型适用于标准工业场景;高精度型用于半导体制造等对定位精度要求高的场景;防爆 / 防水型适用于化工、水下作业等特殊环境。
按机械结构:可分为旋转伺服电机和直线伺服电机。旋转伺服电机常见于角度控制,直线伺服电机可直接输出直线运动,无需传动机构。