电机的定义:电机广义上指电动机和发电机,但一般情况下就以电机作为电动机的简称,且电动机和发电机原理可逆,都是利用电磁感应原理进行电能和机械能的相互转换。按照最常用的电源分类方式可将电机分为直流电机和交流电机,其中直流电机根据有无电刷分为有刷和无刷电机,交流电机根据转子和磁场的运转同步与否分为同步电机和异步电机;电机的另外一种分类方式是按照用途划分,主要分为驱动电机和控制电机两类;控制电机包括步进电机和伺服电机。
伺服电机的定义:伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机,是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可以控制速度,位置精度非常准确,可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制,并能快速反应,在自动控制系统中用作执行元件,且具有机电时间常数小、线性度高等特性,可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类,其主要特点是,当信号电压为零时无自转现象,转速随着转矩的增加而匀速下降。
伺服驱动与伺服电机深度绑定,与控制器、编码器等配件共同构成 伺服系统。伺服驱动器的主要功能是控制伺服电机,其作用类似于变频器作用于普通交流马达,属于伺服系统的一部分,主要应用于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制,实现高精度的传动系统定位,是传动技术的高端产品,因此伺服电机可以理解为 绝对服从控制信号指挥 的电机。
伺服电机的内部结构:伺服电机主要由定子和转子构成。定子上有两个绕组,励磁绕组和控制绕组。其内部的转子是永磁铁或感应线圈,导磁材料,转子在由励磁绕组产生的旋转磁场的作用下转动。同时伺服电机自带编码器,驱动器实时的接受到编码器的反馈信号,再根据反馈值与目标值进行比较来调整转子转动的角度。由此可见,伺服电机的控制精确度很大程度决定于编码器的精度。
交流伺服电机:交流电机的基本构造与交流感应电动机(异步电机)相似,其定子上装有两个位置互差90°的绕组,一个是励磁绕组Rf,它始终接在交流电压Uf上;另一个是控制绕组L,联接控制信号电压Uc。所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。
·异步型交流伺服电动机 即交流感应电动机,它有三相和单相之分,也有鼠笼式和线绕式,通常多用鼠笼式三相感应电动机。其结构简单,与同容量的直流电动机相比,质量轻1/2,价格仅为直流电动机的1/3。缺点是不能经济地实现范围很广的平滑调速,必须从电网吸收滞后的励磁电流。因而令电网功率因数变坏。
鼠笼式三相感应电动机
·同步型交流伺服电动机 直流电动机内部构造较为简单。它的定子与感应电动机一样,都在定子上装有对称三相绕组。而转子却不同,按不同的转子结构又分电磁式及非电磁式两大类。非电磁式又分为磁滞式、永磁式和反应式多种。数控机床中多用永磁式同步电动机。
永磁式同步电动机
直流伺服电机:直流伺服电机的基本构造与一般直流电动机相似,分为有刷和无刷电机。
·有刷电机 成本低,结构简单,启动转矩大,调速范围宽,控制容易,需要维护,但维护方便,产生电磁干扰,对使用环境有要求,通常用于对成本敏感的普通工业和民用场合。
·无刷电机 体积小,重量轻,出力大,响应快,速度高,惯量小,转动平滑,力矩稳定。容易实现智能化,其电子换相方式灵活,可以方波换相或正弦波换相。电机免维护不存在碳刷损耗的情况,效率很高,运行温度低噪音小,电磁辐射很小,长寿命,可用于各种环境。
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