是否需要使用伺服電機(jī)？伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)介紹！
當(dāng)前的直流異步電機(jī)并沒有針對低慣量和高加速度反應(yīng)進(jìn)行設(shè)計，是否使用伺服電機(jī)？
一臺帶有反饋設(shè)備的異步電動機(jī)可以為特殊應(yīng)用提供更好的解決方案嗎？看一看伺服電機(jī)和異步電機(jī)的定義和性能屬性，也許可以得到答案。
伺服電機(jī)系統(tǒng)：伺服系統(tǒng)不僅僅是一臺電機(jī)，它是包含控制器、驅(qū)動、電機(jī)和反饋設(shè)備的閉環(huán)運動系統(tǒng)，通常還帶有光學(xué)或者磁性編碼器。因為供應(yīng)商總是在做伺服電機(jī)的廣告，人們就發(fā)生了概念混淆。
“?伺服電機(jī)”是具有永磁（PM）的同步機(jī)器，代表為有刷或者無刷永磁電機(jī)。它的性能屬性和其他的幾種電機(jī)類型不太一樣。永磁同步電機(jī)擁有很高的峰值和連續(xù)扭矩，可以用來在精確定位系統(tǒng)中以很高的加速度和減速度驅(qū)動伺服系統(tǒng)。扭矩通常和輸入電流成正比，電機(jī)軸速和輸入電壓直接相關(guān)。輸入電壓越高，電機(jī)的速度也就越快，扭矩/速度曲線是線性的。
永磁結(jié)構(gòu)和電機(jī)的氣隙直接相連?？纯从来艧o刷電機(jī)的配置，可動的轉(zhuǎn)子（具有永磁性）和固定的定子線圈在磁性上相互作用，使電機(jī)具備扭矩和速度。三相定子域交替加強(qiáng)，永磁轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)的定子同步。一個特殊的電子溝通系統(tǒng)可以用來檢測轉(zhuǎn)子的位置以加強(qiáng)定子線圈。在精確定位系統(tǒng)中，除了大多數(shù)汽
車應(yīng)用和系統(tǒng)中使用超大型電機(jī)之外，都要選擇永磁無刷電機(jī)。當(dāng)用在閉環(huán)扭矩、速度或者定位系統(tǒng)中，永磁無刷電機(jī)只是一種伺服電機(jī)。
異步電機(jī)擁有和永磁無刷電機(jī)相同的物理定子，但是轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)完全不同。鼠籠異步電機(jī)包括一系列鋁制或者銅制件，嵌入在轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的凹槽中，通過大型的短翼尾部連接。這些轉(zhuǎn)子短板與定子旋轉(zhuǎn)域磁性耦合，感生出新的轉(zhuǎn)子域，同定子相互作用以使轉(zhuǎn)子運動。在同步定子、慢速轉(zhuǎn)子域和實際轉(zhuǎn)子速度之間存在一點微小差距，這個速度差距導(dǎo)致了滑移。輸入的頻率決定了電機(jī)速度。
舉例來說，一臺60Hz的兩極交流電機(jī)空載速度可以達(dá)到3600rpm，而四極交流電機(jī)的速度則低于1800rpm，并且依賴于滑移率。隨著電機(jī)扭矩的增加，滑移增加而速度下降。交流異步電機(jī)要增加扭矩，代價是降低速度 ，直到負(fù)載達(dá)到臨界點這時候電機(jī)速度突然降低到零。一個固有的交流電機(jī)性能特點是：它的初始扭矩很小，而且當(dāng)電機(jī)啟動時沒有任何負(fù)載。
這個固有的扭矩－速度性能，隨著八十年代電動變頻器的出現(xiàn)而被徹底改變了。變頻器的功能在于 ，使用可調(diào)或者可變的驅(qū)動重新確定扭矩－速度曲線，以改變電壓和頻率，從而使交流異步電動機(jī)成為系統(tǒng)速度之王。
當(dāng)今的速度和定位系統(tǒng)：高性能驅(qū)動的持續(xù)進(jìn)步 ，已經(jīng)使交流異步電機(jī)和永磁無刷電機(jī)以及相應(yīng)的驅(qū)動在市場上更具競爭力，但是永磁無刷電機(jī)仍然統(tǒng)治著定位控制應(yīng)用。除此而外，永磁無刷電機(jī)還在工廠里蠶食著直流有刷速度控制在1kw（1.37hp）或者更低瓦數(shù)應(yīng)用的市場。
怎樣選擇：直流異步電機(jī)當(dāng)前不是為了低滯和高加速度響應(yīng)所設(shè)計。它占據(jù)了從100瓦到100萬瓦的速度應(yīng)用的絕大部分市場份額。
除了在50kw（67hp）或者更大的系統(tǒng)之外，都可以將永磁無刷電機(jī)用于伺服定位系統(tǒng)。在固定或者可變速度的系統(tǒng)里，則更多的使用交流異步電機(jī)。通用的解決方案使很少見的。其他的電機(jī)也還不錯 ，但是遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有經(jīng)典的交流異步電機(jī)和新興的永磁無刷電機(jī)這樣成功。
伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)
其實伺服電機(jī)嚴(yán)格來說是一個電機(jī)系統(tǒng)，單獨的一臺電機(jī)并不能稱為伺服電機(jī)，電機(jī)與傳感器、控制器共同組成的系統(tǒng)，是能夠完成比較精準(zhǔn)的位置、速度或力矩輸出的，我們叫它伺服電機(jī)系統(tǒng)。下面我們分析了解伺服電機(jī)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。
伺服（servo）一詞源自拉丁文“Servus”，本意為奴隸（slave），在這里意指依照命令執(zhí)行動作。我們前文也有提到，伺服電機(jī)最大的特性是可對速度、位置、力矩等根據(jù)需要進(jìn)行較精確控制。那么這種較精確控制又是怎么實現(xiàn)的呢？
那我們就來介紹一下伺服電機(jī)的三環(huán)控制，環(huán)即為負(fù)反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
最內(nèi)環(huán)是直接在伺服驅(qū)動器內(nèi)部進(jìn)行的電流環(huán)，通過霍爾效應(yīng)傳感器檢測驅(qū)動器給電機(jī)各相的驅(qū)動電流大小，進(jìn)行PID調(diào)節(jié)。電流環(huán)多用于控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩，在轉(zhuǎn)矩模式下響應(yīng)最快。
中間環(huán)是速度環(huán)，通過檢測電機(jī)編碼器的信號輸出來控制電機(jī)。
最外環(huán)是位置環(huán)，可根據(jù)實際情況來選擇是在驅(qū)動器和電機(jī)編碼器之間還是在外部控制器和電機(jī)編碼器或最終負(fù)載之間構(gòu)建。
而之所以成為三環(huán)控制，是因為它們之間相互聯(lián)結(jié)。電流環(huán)會根據(jù)速度環(huán)的指令快速而準(zhǔn)確控制電機(jī)。速度環(huán)則會根據(jù)位置環(huán)的指令速度快速而準(zhǔn)確控制電機(jī)，使得其不受負(fù)載影響，并快速跟蹤指令速度的變化。位置環(huán)則是比較檢測信號與給定值，輸出速度環(huán)的指令速度，使執(zhí)行件位置與指令位置一致。伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。
