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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(gòu)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(yīng)的性能，它與普通電動機相比，應(yīng)具有轉(zhuǎn)子電阻大和轉(zhuǎn)動慣量小這兩個特點。目前應(yīng)用較多的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有兩種形式：一種是采用高電阻率的導(dǎo)電材料做成的高電阻率導(dǎo)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(xì)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(yīng)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(dāng)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(fù)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(dāng)電源頻率為50Hz，電壓有36V、110V、220、380V；當(dāng)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(shù)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(yīng)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(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)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(yīng)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(xì)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(guān)設(shè)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(biāo)準(zhǔn)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(shù)，其脈沖當(dāng)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(dāng)量為360°/131072=0.0027466°，是步距角為1.8°的步進電機的脈沖當(dāng)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(fù)載情況和驅(qū)動器性能有關(guān)，一般認(rèn)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(dāng)步進電機工作在低速時，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)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(xì)分技術(shù)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(fù)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(fù)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(yīng)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(gòu)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(yīng)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(shè)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(dāng)?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(rèn)。 二、電機軸上負(fù)載力矩的折算和加減速力矩的計算。 三、計算負(fù)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(yīng)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(yīng)當(dāng)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(yīng)當(dāng)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(yīng)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(fù)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(yīng)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(yīng)當(dāng)用一個裝在電纜支座里的附加電纜來延長它，這樣彎曲應(yīng)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(fù)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(fù)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(fù)載可能導(dǎo)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(fù)載低于允許值，此物是專為高機械強度的伺服電機設(shè)計的。 D：關(guān)于允許軸負(fù)載，請參閱“允許的軸負(fù)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(dǎo)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、空載電流小； 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(yīng)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(gòu)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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SGDV-5R5A01A
SGMAH-01AAA41
SGMAH-02AAA41
SGMAH-04AAA41
SGMAH-08AAA41
SGMGH-44ACA6C
SGMGH-09ACA6C
SGMGH-09ACA61
SGMGH-13ACA61
SGMGH-20ACA6C
SGMGH-20ACA61
SGMGH-30ACA61
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SGMGV-09ADA61
SGMGV-09ADA6C
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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
