什么是伺服电机？与步进电机相比有什么区别？一文搞懂它

一般的电机主要作为设备的动力源用于连续旋转，与此相对，配备了控制机构的伺服电机，可以仅转动固定角度并停在精确的位置上。利用这个特点，伺服电机广泛应用于工业领域和业余爱好领域的各种设备控制场景中，从工业机器人的关节定位到确定无线电控制飞机的舵角，到处都有它的身影。

伺服电机的定义

伺服电机的伺服（servo）指的即是控制机构。在科技领域里，控制的一侧称为主（master），被控制的一侧称为从（slave），据说伺服和从都源自拉丁语的Servus（奴隶）。

也就是说，伺服电机这个名称的意思就是"按照指示忠实工作"的电机，只要能够控制旋转位置和转速等，无论什么机制的电机都被称为"伺服电机"。

因此，有时也会将步进电机和无铁芯电机包括在伺服电机里，在此，我们对装配了编码器（旋转检测器），并根据该信息使用驱动器控制速度和位置（角度）的伺服电机类型进行说明。

伺服电机与步进电机的区别

步进电机与伺服电机一样，配备了通过接受外部信号控制旋转角度的机构，它们都可以执行设备类的定位等操作，但是具有下列区别。

1.控制方式

伺服电机通过编码器（旋转检测器）检测出旋转位置，并将编码器检测到的信息反馈给控制器来控制位置。因此能够实现高精度停止，即使是在旋转过程中停止，如果位置有偏差也能返回原来的位置。另一方面，步进电机的旋转角度与脉冲数成正比，驱动器通过从控制器接收这个脉冲信号来控制位置。因此，其实它并不需要检测位置的机构，也就无法识别位置的偏差。所以可能会因意外的负载波动等原因而发生失步（指示的旋转角度与电机旋转不同步的状态）。

①伺服电机

程序→控制器(脉冲信号)→驱动器(电流转换)→电机→编码器(编码器信号)→驱动器(动作信息)→控制器

②步进电机

程序→控制器(脉冲信号)→驱动器(电流转换)→电机

2.扭矩/转速

伺服电机在低速区域和高速区域均能产生稳定扭矩，因此可以实现高速运行。步进电机只是在低速区域能够产生较高的扭矩，在高速区域扭矩减小，因此不适合高速旋转的用途。

3.成本

伺服电机因为需要使用昂贵的旋转编码器和伺服控制装置（伺服驱动器），成本比步进电机更高。

4.加速性能

步进电机从静止加速到工作转速(一般为每分钟几百转)需要200～400毫秒。交流伺服系统的加速性能较好，从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合。

伺服电机的历史

伺服电机技术随着工业机器人的进步而有显著发展。

美国从20世纪50年代起重视工厂的自动化，并开始了以皮带输送机、自动化装置、工业机器人等为代表的自动化进程。初期的自动化装置和工业机器人的执行器使用液压和气压定位，存在精度、使用的稳定性、管线、漏油漏气等课题。

之后，随着20世纪50〜60年代DC伺服电机技术不断发展，实用性不断提高，它开始用于工业机器人，以替代存在问题的液压和气压机构。

到了20世纪80年代，出现了AC伺服电机，机器人有了追求更小更轻的趋势等，AC伺服电机因其较高的实用性，现如今几乎应用在所有工业领域的设备类产品上。

伺服电机的类型

伺服电机可以分为DC伺服电机和AC伺服电机两类。

DC伺服电机

由带刷DC（直流）电机驱动的伺服电机。DC电机比AC电机容易控制，且体积小、价格低，因此以前广泛使用，但是随着AC电机控制技术的发展，现在使用的机会越来越少了。

AC伺服电机

由AC（交流）电机驱动的伺服电机。其控制比DC电机复杂，但是随着控制技术的发展，现在已经是使用最普遍的伺服电机了。

AC伺服电机按照驱动电机的类型可以分为同步（SM）型和感应（IM）型两类。两者的区别在于是否使用永磁体。

同步（SM）型使用永磁体。电机输出功率越大，昂贵永磁体的使用量也越多，所以成本较高。因此，多用于输出功率较小的领域（不足10kW），现如今随着高性能永磁体的出现，同步型也就成了主流产品。

感应（IM）型不使用永磁体，用于输出功率较大的领域（10kW以上）。

伺服电机的用途

伺服电机的优势是精确的定位控制，因此广泛应用于工业机器人和精密机械的控制。

/工业机器人的关节

/人形（类人）机器人的关节

/食品机械的控制装置

/包装机械的控制装置

/输送装置的皮带机构

/电动车辆等的自动门

/液晶和半导体的检查装置等的X-Y工作台

/冲压和辊式给料机

/机床和检查装置的旋转工作台

/压力装置的控制

/邦定装置的控制

/树脂成型机的控制

/娱乐设备的控制

/无线电控制等业余爱好的用途

/涂层和气相沉积装置

/液晶和半导体的旋转式清洗装置

结语：

综上所述，交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以，在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素，选用适当的控制电机。

什么？这么详细的伺服电机介绍你还不知道？

上午好哇，我们又见面了！

最近粉丝们也越来越活跃了，有很多人都利用假期学习 起来，有很多问题也在后台留言 了，小智谢谢大家的支持呀！

希望你们一如既往，保持学习的热情，我们今天给大家详细地介绍一下伺服电机 ，希望对你们的工作有帮助啊！

01

伺服电机介绍

伺服电机使用的是三相同步电机,其特点是转子：

没有三相异步电机中的鼠笼条；看图，转子上有很多贴片，是永磁铁 （钕铁硼）材料。这样来看，转子其实自带磁场 ，而不像异步电机是靠感应电流 产生的磁场。

永磁铁有两种安装方式 ：

1是表贴式 ，也就是图中样式，永磁铁是贴在表面的；

2是內嵌式 ，需要在转子上打孔，将永磁材料填充进去；

表贴式 ：具有结构简单、制造成本较低、转动惯量小等优点；

内嵌式 ：如果转速够快，例如1wr/min甚至3wr/min，还是用内嵌式较好；

转子冲片机械强度高、安装永磁体后转子不易变形等。

以常见的感应式电机 三相异步电机作比较：

其转子是鼠笼式的；在给定子通入交流电，定子中就会产生旋转磁场，旋转磁场在旋转时会切割笼条，从而在笼条内部产生感应电流，感应电流会产生一个与定子磁场相吸的磁场；

这样转子就会跟着之前的定子中的磁场进行转动，而伺服电机的转子自带磁场，因此运行起来伺服电机要比感应式三相异步电机效率更高 。

02

伺服电机的特点

1、紧凑,体积小

2、在很宽的速度范围内具有高连续扭矩或有效扭矩

3、由于转子转动惯量低，动态响应水平高

4、适用于快速而精确的定位和同步任务（例如齿轮同步、凸轮同步）

5、低转矩脉动

6、短时间内具有高过载能力，这意味着在很宽的速度范围内具有很高的最大扭矩

7、高效率

8、免维护(与直流电机相比)

9、非常强大，高防护等级

说明 ：

1：T=Jω（T：输出扭矩；J：转动惯量；ω：角加速度）

ω=T/J；ω越大，动态响应越高。

2：伺服电机的转子上的永磁铁贴片是使用表贴式的，那么无论贴得再紧密，还是会有间隙，官方人员通过调整角度进行了优化，将因间隙而导致在电机1FL26运行时产生的脉动降到最低。

3:1FL26伺服电机可以支持大于额定扭矩300%的一个过载能力。

4：伺服电机的效率通常可以达到95%以上。

转速方面：以3000r为例，从0到3000，只需6~10ms；也就是说如果让电机从静止到向前移动5圈，大概也就需要100ms。

电机没有风扇，是自然冷却的，所以免维护；而且不像直流电机需要更换电刷。

5：IP65；6:防尘等级，完全防尘5：防水等级，从各个方向进行防护。

03

伺服电机结构

在安装伺服电机的时候，不能敲击伺服电机，特别是轴和编码器（非驱动端）部分；在编码器中有易碎的码盘，可能一次不经意的敲击就会损坏码盘。

轴高

与伺服电机选型密切相关；与惯量有关。

总长

可通过伺服电机的外形来进行判断电机是低惯量还是高惯量。

一般而言，细长的电机是低惯量电机，宽且短的是高惯量电机。

案例

滑冰；当运动员将双腿慢慢合拢，前进速度会变快，而将双腿慢慢向左右两边撑开，则会减速直至停止。

04

如何排查伺服电机过热？

1.过流。由于长时间超过额定电流带负载运行，而驱动器过流保护值设定值超过额定值但又比当前实际运行值低而驱动器不报警，或者屏蔽了过流保护功能，实际的解决方法可能要查找电机轴承是否正常，电机三相电源接线端子是否接牢，三相电流是否有不平衡，电机旋转方向是否变化太快等！

2.电机散热系统故障，由于電机产生热量不能尽快消散掉而使电机温升过高，主要解决方法是检查电机散热风扇是否正常运行，风扇旋转方向对与否，有水冷的冷却水是否有且水散热正常，冷却风道是否堵塞，电机机身由于油泥 、油污及其他杂物堆积影响电机散热等!

3.温度测量值错误或不准，你用标准的温度检测仪器测量下，看温度值与驱动器显示电机温度有没有相差较大 ，如果测量值与显示值一致或相差几度，则证明显示值正确，电机温度传感器测溫正常， 此时肯定电机温升值报警值过高或屏蔽了电机温升高报警!如果测量值与显示值相差较大，则很可能电机温度传感器故障，要打开电机排除!

总而言之，驱动器如果报警参数值设置不对或不合理，必须纠正过来，否则时间长了会损坏电机。

好啦，今天内容就到这里了，又要和先锋们说再见了，明天老时间，我们继续干货，或者有想要了解的问题或者知识点可以下方留言 哈！

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