如何选择伺服电机

信息来源：深圳市嘉扬科技有限公司
添加时间：2025-12-13

一个伺服系统，不单单是一个电机。它是一个闭环的运动系统控制工程网版权所有，包含了控制器、驱动器、电仪和反馈装置，通常一个还配有一个光学或磁编码器。
伺服系统能在采用永磁（permanentmagnets，PM)技术后同步机械，配以有刷或无刷PM电机，或在一个AC感应电机上建立异步机械系统。
永磁同步电机有较高的峰值，以及持续的扭矩，适用于精确位移系统的高加速度和快速减速中的驱动伺服系统。扭矩与输入电流直接呈比例关系。电机轴速与输入的电压相关。输入电压越高，电机的速度就越高。扭矩和速度的比的曲线呈线性的。
永磁结构与电机气隙相关。如，无刷PM电机的结构，包含两个交互的磁结构，移动的转子（连接着永磁）和定子线圈产生电磁反应，从而出现电机的转矩和速度。
三相定子场能顺序产生能量，且PM转子跟随转子场一起完成同步运动。一个特定的电子补偿系统，用于检查转子位置，并为定子线圈加能量。无刷PM电机，在所有其他的电机中成为精确位移系统的首选，除了汽车应用以及超大电机系统中。无刷PM电机是仅有的伺服电机系统，能用于闭环扭矩、速度或位移系统。
不同的转子
AC感应电机拥有PM无刷电机同样的物理特性
的定子，但它的转子结构完全不同。鼠笼结构的感应电机包含一系列的感应铝或铜条，放置在转子结构中控连接在末端线圈。
这些短转子条与定子的旋转磁场互有电磁耦合感应，产生一个新的转子场，并与定子场相互反应，形成转子运动。
在同步的定子和较慢的定子场，与实际的速度之间有差异。这个速度的差异就是所谓的滑差。输入的频率决定了电机的速度。
例如，一个60Hz、两极的AC感应电机，无负载时的速度近3,600rpm，一个四极AC电机运行速度低于1,800rpm，根据滑差值的不用而有所不同。当电机开始转矩时，滑差增加，速度降低。
AC感应电机会输出更多的转矩，随着速度的降低，直至负载达到故障点，此时电机速度会遽降至零。一个固有的AC电机性能特点是，起始的转矩较小，必须在电机起始时卸去负载。
随着20世纪80年底变频器电子驱动的出现，电机特有的转矩-速度性能曲线，也发生了很大的改变。变频器的性能是，同时改变电压和频率，使用可调节或可变化的速度驱动，就能重新构建了转矩-速度曲线，AC感应电机是速度系统的主要环节。
如何使用
驱动技术在性能上的持续提高，将无刷PM和AC感应电机，也带入了驱动市场的竞争，但是无刷PM电机仍然在控制领域中占主导地位。AC感应电机不适应在低速和高速中使用。
在伺服位移系统中使用一个无刷PM电机，通常采用50kW(67hp)或更高的功率的系统。AC感应电机通常在恒速或变速系统中。混合的方案系统比较少见。其他电机也能部分实现，但是在性能上超过AC感应电机或无刷PM电机的方案较少。
无刷PM电机在速度控制中，对1kW(1.37hp)的DC有刷电机的速度控制或更小功率的应用市场中造成了一定的冲击。而AC感应电机则掌控了大部分的大于1MW的应用。