“伺服”一詞源於（yú）希臘語“奴隸”的意思（sī）。“伺服電機”可以理解（jiě）為絕對服從控製信號指揮的電機：在控製信號發出之前（qián），轉子靜止不動；當（dāng）控製信號發（fā）出（chū）時，轉子立（lì）即（jí）轉動；當控製信號消失時，轉子能即時停轉。
　　伺服電機是自動控製裝置中被用作執行元件的微特電機，其功能是將電信號轉換成轉軸的（de）角位移或（huò）角速度。
　　伺服電機分為交流伺服和直流伺服兩大類
　　交（jiāo）流伺服（fú）電機的基本構造與交流感應電（diàn）動機（異步電機）相似。在定子上有兩個相空間（jiān）位移（yí）90°電角度的勵磁繞（rào）組Wf和（hé）控製繞組WcoWf，接恒定交流電壓，利（lì）用施加到Wc上的交流電壓或（huò）相位的變化，達到控製電機運行的目的。交流伺服電機具有運行穩定、可控性好、響應快速、靈敏度高以及機械（xiè）特性和調節（jiē）特性（xìng）的非線性度指標嚴格（要求分別小於10％～15％和小於15％～25％）等特點。

直流伺服電機基本構造與一般直流電動機相似。電機轉速n＝E／K1j＝（Ua－IaRa）／K1j，式中E為電樞反電動勢，K為常數，j為（wéi）每極磁通，Ua、Ia為電樞電壓和電樞電流，Ra為電樞電阻，改（gǎi）變Ua或改變φ，均可控（kòng）製直流（liú）伺（sì）服電動機的轉速，但一般采用控製電樞電壓的方法（fǎ），在永磁式直流伺服電動機（jī）中，勵磁繞組被永（yǒng）久磁鐵所取代，磁通φ恒定（dìng）。直流伺（sì）服電動機具有良好的線（xiàn）性調節特性及快速的時間響應（yīng）。

直流伺服電機的優（yōu）點和缺點

優點：速度控製精確，轉矩速度特性很硬，控（kòng）製原理簡單，使用方便，價格便宜。
　　缺點：電刷換（huàn）向，速度限（xiàn）製，附加阻力，產生磨損微粒（lì）（無塵易爆環境不宜）
　　交流伺服電機的（de）優點和缺點
　　優點：速度控製特性良好，在整個速度區內可實現平（píng）滑控製，幾乎無振（zhèn）蕩，90%以上的高效率，發熱少，高速控製，高精確度位置控製（取（qǔ）決於編碼器精度），額定運行區（qū）域內，可實現恒力矩，慣量（liàng）低，低噪（zào）音，無（wú）電刷磨損，免維（wéi）護（適（shì）用於無塵、易爆環境）

缺點：控製較複雜（zá），驅動器參數需要現場調整（zhěng）PID參數確定，需要更多的連線。

直流伺服電機（jī）分（fèn）為有刷和無（wú）刷電機。
　　有刷電機成（chéng）本低，結構簡單，啟動轉矩大，調（diào）速範圍寬，控製容易，需要維護，但維護（hù）方便（換碳刷），產生電磁幹擾，對使用環境有要求（qiú），通常用於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（chū）力大響（xiǎng）應快，速度高慣量小，力矩穩定轉（zhuǎn）動平滑，控製複雜，智能化，電子（zǐ）換相方式靈活，可以方波或正弦（xián）波換相，電機免維（wéi）護，高效節能，電磁輻射小，溫升低壽命長（zhǎng），適用於各種環境。
　　交流伺（sì）服電機也是無刷電機，分為同步和異步（bù）電（diàn）機，目前運動控製中一般都用同步（bù）電機，其功率範圍（wéi）大，功率可以做（zuò）到很大，大（dà）慣量，最高轉速低，轉速隨功率增大而勻速下降，適用於低速平穩運行場合
　　伺服電機內部的轉（zhuǎn）子是永磁鐵，驅動器控製（zhì）U/V/W三相電形成電磁場，轉子在此磁（cí）場的作用（yòng）下轉動，同時電機自帶的編碼器將反（fǎn）饋信號（hào）傳給驅動器，對反饋值與目標值進行（háng）比較，從而（ér）調整轉子轉動的角度，伺（sì）服電機的（de）精（jīng）度決定於編碼器的精度（線數）。

交流伺服電機和無刷直流伺服電機在性能上有什麽區別（bié）？
　　答：交流（liú）伺服電機的（de）性能要（yào）好一些，因為交流伺服是正弦波控製，轉矩脈動小（xiǎo）；而無刷直流伺服是梯形波控製。但無刷直流伺服實現控（kòng）製比較簡單，便宜。
　　永磁交流（liú）伺服驅動技術的迅猛發展使直流伺服係統麵臨被淘汰的危（wēi）機［/p］［p=30， 2， left］20世紀80年代以來（lái），隨著集成電路、電力（lì）電（diàn）子技術和交流可（kě）變速驅動技術的發展，永磁交流伺服驅動技術有了突（tū）出的發展，各國（guó）著名電氣廠商相繼不斷推出新的交流伺（sì）服電機和伺服驅（qū）動器係（xì）列產品。交流伺服係統（tǒng）已成為當代高性能伺服係統的主要發展方向（xiàng），使直流（liú）伺服係統麵臨被（bèi）淘汰的危機（jī）。
　　永磁交流伺服電動機同直流（liú）伺服電動機比較，主要優點有：
　　⑴無電刷（shuā）和換向器，運行更（gèng）可靠，免維護*****。
　　⑵定子繞組發熱大大減少。
　　⑶慣量小（xiǎo），係統快速響應性好。
　　⑷高速大力矩工作狀態好。
　　⑸相（xiàng）同（tóng）功率下體積小重量輕。

　　永磁交流伺服係統的興起和現狀
　　自從德國MANNESMANN的Rexroth公司的Indramat分部在1978年（nián）*****貿易博覽會（huì）上正式推出MAC永（yǒng）磁交流伺（sì）服電機（jī）驅動係統開始，標（biāo）誌著新一代交流伺服（fú）技術已經成熟。到1980年代中後（hòu）期，各大公司都已有了完整的（de）係列產品，整個伺服裝置市場都轉向（xiàng）了交流係統。早期的模擬係統在諸（zhū）如零漂、抗幹擾、可靠性、精度和柔性等方麵存在不足，尚不能完全滿足運動控製的要求，近年來隨著微處理（lǐ）器、新型數字信號處理器（DSP）的應用，出現（xiàn）了數字控製係統，控製部分可由軟件完成。到20世紀90年代以後，全數字正弦（xián）波控（kòng）製的（de）永磁交（jiāo）流伺服電機驅動（dòng）係統在傳動領域中的地（dì）位進一步上升。
　　目前高（gāo）性能的電伺服（fú）係統大多采用永磁同步（bù）型（xíng）交流伺服電動機，控製驅動器多采用快速、準確定位的全數（shù）字位置伺（sì）服係統（tǒng）。典型生產廠家如德國西門子、美國科爾摩根和日本鬆下及安川等公司。

　　永磁交流伺服係統各（gè）主要生產商概況
　　日本安川電機製作（zuò）所推出的小型交流伺服電動機和驅動器（qì），其（qí）中（zhōng）D係列適用於數控機床（最高轉速為1000r/min，力（lì）矩為0.25～2.8N.m），R係列適用於機器人（最高轉速為3000r/min，力矩為0.016～0.16N.m）。之（zhī）後又推出M、F、S、H、C、G 六個係列（liè）。20世紀90年代先後推出了新的D係列和R係列（liè）。由舊係列矩形波驅動的8051單片機控製，改為正弦波（bō）驅動的80C、154CPU和門（mén）陣列芯片控製（zhì），力（lì）矩波（bō）動由24％降低到7％，並提高了可靠性。這樣，隻用了幾（jǐ）年時間形成了八個係（xì）列（功率範圍為0.05～6kW）較完整的體係，滿足了工作機械、搬運機構、焊接機械人、裝配機（jī）器人（rén）、電子部件、加工機械、印刷機（jī）、高速卷繞機、繞線（xiàn）機（jī）等方麵的不同（tóng）需求。
　　以生產機床數控（kòng）裝置而著名的日本法那克（Fanuc）公司，在20世紀80年代中期（qī）也推出了S係列（13個規格）和L係列（5個規格）的（de）永磁交流伺服電動機。其中L係列有較小的轉動慣量和機械時間常數，適用於要求特別快速響應的位（wèi）置伺服係統。
　　日本其他（tā）廠商，例如三菱電動機（*****、HC-MFS、*****、HC-RFS和HC-UFS係列（liè））、東（dōng）芝精機（SM係列）、大隈鐵工所（BL係列（liè））、三洋電氣（BL係列）、立石電機（jī）（S係列）等眾多廠商也進入了永磁交流伺服係統的競爭行列。 ［/p］［p=30， 2， left］　　德國力士（shì）樂公司（Rexroth）的Indramat分部的MAC係列交流伺服（fú）電動（dòng）機共有7個機座（zuò）號92個規格。
　　德國西門子（Siemens）公司的IFT5係列三相永磁交流伺服電動機分為標（biāo）準型和短型兩大類（lèi），共8個機座號（hào）98種（zhǒng）規（guī）格。據（jù）稱該係列交流伺（sì）服電動機與相同輸出（chū）力矩的直流伺服電動機IHU係列相比，重量（liàng）隻有後者的1／2，配套的（de）晶體管脈寬調製驅動（dòng）器6SC61係列，最多的可供6個軸的電動機控（kòng）製。
　　德國寶石（BOSCH）公司生產鐵氧體永磁的SD係列（17個規（guī）格）和稀土永磁（cí）的SE係列（8個規格）交流伺服電動機和Servodyn SM係列的驅動控製器。
　　美國著名（míng）的伺服裝置生產公司Gettys曾一度作為Gould 電子公司一（yī）個分部（Motion Control Division），生產（chǎn）M600係列的交流伺服電（diàn）動機和A600 係列的伺服驅動（dòng）器，後合並到（dào）AEG，恢複Gettys名稱，並推出A700全數字化（huà）交流伺服係統。
　　美（měi）國AB（ALLEN-BRADLEY）公司驅動分（fèn）部生產的1326型（xíng）鐵氧體永磁交流伺服電動機和1391型交流PWM伺服控製器，電機包括3個機座號共30個規格。
　　I.D.（Industrial Drives）是美國著名的科爾摩根（Kollmorgen）的（de）工業驅（qū）動（dòng）分部，曾生產BR-210、BR-310、BR-510 三（sān）個（gè）係列共41個規格的無刷伺服電動機和BDS3型伺服驅動器。自1989年起推出了全新係列設（shè）計的永磁交流（liú）伺服電動機（Goldline），包括（kuò）B（小慣量）、M（中（zhōng）慣量）和EB（防爆型）三大類，有（yǒu）10、20、40、60、80五種機（jī）座號（hào），每大類有42個（gè）規格，全部采用釹鐵（tiě）硼永磁材料（liào），力矩範圍為（wéi）0.84～111.2N.m，功率範圍為0.54～15.7kW。配套（tào）驅動器有BDS4（模擬型）、BDS5（數字型、含位置控製）和Smart Drive（數字（zì）型）三個係列，最大連續電（diàn）流55A。Goldline係列代表（biǎo）了（le）當代永磁交流伺（sì）服技術最新水平。
　　愛爾蘭的Inland原為Kollmorgen在國外（wài）的一個分部，現合並到AEG，以生產直流伺服電（diàn）動機、直流力矩電動機和（hé）伺（sì）服放大器而聞名（míng）。生產BHT1100、2200、3300三種機座號共17種規（guī）格的SmCo永磁交流伺（sì）服電動機和八（bā）種控製器。
　　法國Alsthom集團在巴黎的Parvex工廠生產LC係列（長型）和（hé）GC係列（短（duǎn）型）交流伺服電動機共14個規格（gé），並生產AXODYN係列驅動器。
　　前蘇聯為數控機床（chuáng）和機器人伺服控製開發（fā）了兩個係列的交流伺服電（diàn）動機。其中ДBy係列采用（yòng）鐵（tiě）氧體永磁，有兩個機座號，每個機座（zuò）號（hào）有3種鐵心（xīn）長度，各有兩種繞組數據，共12個規格，連續力矩範圍為7～35N.m。2ДBy係列采用稀土永磁，6個機座號17個規格，力矩範（fàn）圍為0.1～170N.m，配套的是3ДБ型控（kòng）製器。
　　近年日本鬆下公司（sī）推出的全數字型MINAS係列交流伺服係統，其中永磁交流伺（sì）服電動機有MSMA係列小慣量（liàng）型，功率從0.03～5kW，共18種規格；中慣量型有MDMA、MGMA、MFMA三個（gè）係列，功率從0.75～4.5kW，共23種規格，MHMA係列大慣量電動機的功率範圍從0.5～5kW，有（yǒu）7種規格。
　　韓國三星公（gōng）司近年開發的（de）全數字（zì）永磁交流伺服電動（dòng）機及驅動係（xì）統（tǒng），其中（zhōng）FAGA交流（liú）伺服電（diàn）動機係列有CSM、CSMG、CSMZ、CSMD、CSMF、CSMS、CSMH、CSMN、CSMX多種型（xíng）號，功率從（cóng）15W～5kW。
　　現在常采用功率變化率（Powerrate）這一綜合指標（biāo）作（zuò）為伺服電動機的品質因數（shù），衡量（liàng）對（duì）比各種（zhǒng）交直流伺服電動機和步進電動機的動態響應性能。功率變化率表示電動機連續（額定）力矩與轉子轉動慣量之比。
　　按功率變化率進行計算分析可知，永磁（cí）交流伺服電（diàn）動機技術指標以美（měi）國I.D 的Goldline係列為（wéi）最佳，德國Siemens的IFT5係列次之。

　　什麽叫做“精密傳動微特（tè）電機”？
　　“精（jīng）密傳動微特電（diàn）機”能夠在係（xì）統中快（kuài）速而正確地執行頻繁變化的指令，帶（dài）動伺服機構完成指令所期望的（de）工作（zuò），大多能夠滿足以下要求（qiú）：
　　1、 能頻繁啟動、停（tíng）止（zhǐ）、製動、反轉及（jí）低速運（yùn）行，且機械強度高、耐熱等級高、絕緣等級高。
　　2、 快速相應能力好，轉矩（jǔ）較大，轉（zhuǎn）動慣量小，時間常數小。
　　3、 帶有驅動器和控製器（如（rú）伺服電（diàn）機、步進電機），控製性能良好（hǎo）。
　　4、 高可（kě）靠（kào）性，高精度。

圖文（wén）來源：工（gōng）業機器（qì）人（rén）