伺服電機(jī)的基本概念大家百度隨手可得，有多種解釋和分類，本文僅介紹交流旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)，最常見(jiàn)的那種！

伺服電機(jī)基本概念

交流伺服電機(jī)一般長(zhǎng)這個(gè)樣子：

圖1：交流伺服電機(jī)

普通電機(jī)，或三相異步電機(jī)一般長(zhǎng)這樣：

圖2：三相異步電機(jī)

伺服電機(jī)的小模樣是否很精致，條是否很順？

可but，工業(yè)圈沒(méi)有娛樂(lè)圈那么亂，顏值控是行不通的，不同電機(jī)各有各的特點(diǎn)，只是應(yīng)用場(chǎng)合不同，請(qǐng)嚴(yán)肅點(diǎn)！

回到伺服電機(jī)，其應(yīng)用特點(diǎn)主要是：可進(jìn)行位置控制，控制精度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)性好，高速性能好等。

吊一下書袋先，交流伺服電機(jī)全稱：交流永磁同步伺服電機(jī)，英文簡(jiǎn)稱PMSM(permanentmagnet synchronous motor)，其結(jié)構(gòu)如圖3所示：

圖3：交流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意

“交流永磁同步伺服電機(jī)”的概念分解：

交流：伺服電機(jī)的定子中通的是三相正弦交流電(PWM調(diào)制)，用于勵(lì)磁，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。

永磁：伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子表面貼的是永磁磁鐵。

同步：運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與定子中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速相同，即保持同步。這一點(diǎn)不同于感應(yīng)電機(jī)，感應(yīng)電機(jī)運(yùn)行的條件是轉(zhuǎn)子與定子磁場(chǎng)的回轉(zhuǎn)速度有個(gè)差值（轉(zhuǎn)差率），轉(zhuǎn)子依靠此轉(zhuǎn)差切割磁力線產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。

伺服：電機(jī)后有編碼器，其反饋信號(hào)與驅(qū)動(dòng)器形成閉環(huán)控制，因此稱為伺服。

電機(jī)軸貫穿轉(zhuǎn)子，編碼器安裝在電機(jī)軸末端，編碼器碼盤與電機(jī)軸一起旋轉(zhuǎn)。編碼器信號(hào)由“編碼器接頭”引出，把反饋信號(hào)輸出給伺服驅(qū)動(dòng)器，形成閉環(huán)。

伺服電機(jī)的“動(dòng)力電源”接口，連接伺服驅(qū)動(dòng)器的“U V W”三相線。驅(qū)動(dòng)器通過(guò)此接口，把三相交流電灌入伺服電機(jī)的三相定子繞組線圈。

伺服電機(jī)基本工作原理

由以上內(nèi)容可知，伺服電機(jī)的典型組成是一個(gè)采用三相分布的繞組的定子，具有永磁磁鐵的轉(zhuǎn)子和一個(gè)可檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置的位置傳感器組成。給定子輸入三相交流電流時(shí)，在定子中會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子由永磁鐵組成，自帶轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)矩由定子磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)之間的吸引和排斥產(chǎn)生。在伺服電機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)這兩個(gè)磁場(chǎng)互相垂直時(shí)，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩最大。

伺服電機(jī)的閉環(huán)控制算法，主要是控制注入定子的三相交流電的幅值與頻率，使定子磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)垂直，從而實(shí)現(xiàn)精確的控制（位置、速度或扭矩）。

如圖4所示，控制回路的輸入是控制指令、電流反饋和位置反饋，輸出是逆變器的開關(guān)邏輯控制信號(hào)，從而控制逆變器的電流輸出。

圖4：交流伺服電機(jī)的控制

是不是很簡(jiǎn)單，搞銷售的也想回來(lái)搞伺服？先不要這么樂(lè)觀，下邊先來(lái)點(diǎn)理論知識(shí)。

電磁鐵基本理論

將導(dǎo)線繞成一個(gè)線圈，通入電流即可以構(gòu)成一個(gè)電磁鐵。線圈中加入鐵心，磁場(chǎng)會(huì)變得很強(qiáng)。磁通線產(chǎn)生一個(gè)N磁極，一個(gè)S磁極。N極和S極的方向由電流方向決定（右手定則，是否忘了？不過(guò)不重要，反正不用參加高考了），如圖5所示：

圖5：電磁鐵基本原理

如果把繞組做到電機(jī)定子上，即可在定子上產(chǎn)生磁極。如圖6所示：

圖6：定子繞組示意

如果在N極和S極之間插入磁鐵棒，如下圖所示，磁鐵棒受定子磁場(chǎng)的吸引，就有順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。電機(jī)轉(zhuǎn)矩就是依靠定子和轉(zhuǎn)子之間的磁力產(chǎn)生，如圖7所示：

圖7：定子驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)

伺服電機(jī)的定子

伺服電機(jī)的定子用薄合金片層壓制成。層壓片用合金片沖壓出來(lái)，疊壓后焊在一起。層壓可減小渦流產(chǎn)生的能量損耗。槽中加絕緣材料，嵌入相線圈繞組，扎住線圈頭，給繞組上熱硬化漆完成裝配，如圖8所示：

圖8：電機(jī)定子成品圖

嵌入線圈前的定子鐵心如左圖，U、V、W三相繞組按右圖插入定子齒槽。UVW三相分別用藍(lán)，黃，紅色表示。

圖9：伺服電機(jī)定子鐵心及繞組安裝示意：

三相的所有線圈都串聯(lián)連接，它們插入時(shí)，方向是交替的。例如：如果U相的頭一個(gè)線圈是順時(shí)針繞在齒上的，下一個(gè)插入時(shí)將按逆時(shí)針繞在齒上。通過(guò)這種方式，當(dāng)電流送入該相線圈時(shí)，頭一個(gè)線圈產(chǎn)生一個(gè)N極，第二個(gè)線圈產(chǎn)生一個(gè)S極…

如此，通過(guò)控制流入U(xiǎn)，V，W三相線圈的電流，即可控制在定子中產(chǎn)生需要的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。

伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子

伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子是圓柱形的，用固體或?qū)訅鸿F心和徑向磁化的永磁鐵構(gòu)成。電機(jī)有6，8，10極的結(jié)構(gòu)。所以，在電機(jī)生產(chǎn)線上，經(jīng)?？吹降牧庵?，八棱柱或十棱柱的鐵心。其棱柱表面是用于貼永磁體的。表貼型伺服電機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但電機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，磁鐵有脫落的風(fēng)險(xiǎn)。

永磁體除了表面粘貼，還有表面插入的方式。表插式是把永磁體插入到一個(gè)不銹鋼扁平槽或圓筒中，以固定磁鐵，如圖10所示，左圖是6極伺服電機(jī)，右圖是8極伺服電機(jī)。

圖10：表插式轉(zhuǎn)子鐵心

永磁體無(wú)論表貼還是表插，因每個(gè)永磁體都是徑向磁化的，每一個(gè)永磁體在轉(zhuǎn)子上代表一個(gè)N極或S極。

如果仔細(xì)查看伺服電機(jī)的技術(shù)參數(shù)表，都會(huì)有極數(shù)（或極對(duì)數(shù)）這一參數(shù)。比如ABB的ESM系列是8極（4極對(duì)）伺服電機(jī)。HDS系列伺服電機(jī)，除HDS240系列是6極（3極對(duì)）外，其他都是10極（5極對(duì)）電機(jī)。

?

圖11：定子和轉(zhuǎn)子裝配后示意圖（此圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）

伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速曲線

每一款伺服電機(jī)，都有一個(gè)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速曲線，此曲線是伺服電機(jī)的基本曲線，如圖12所示。

?

圖12：伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速曲線圖

此圖，橫軸表示轉(zhuǎn)速，縱軸表示轉(zhuǎn)矩。從此圖可得知此款伺服電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速是3000rpm，額定扭矩大概為12.5Nm，三倍過(guò)載。通過(guò)公式P=T*n/9550可得出此電機(jī)的額定功率大概為4kw。因此，轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速曲線的識(shí)讀，也是伺服電機(jī)學(xué)習(xí)中，必須要掌握的知識(shí)。

以上為交流伺服電機(jī)的基本知識(shí)，有些為參考的網(wǎng)絡(luò)圖片或公開資料，另為避抄襲之嫌，有些公開原理圖手繪完成。如有不妥之處，請(qǐng)網(wǎng)友不吝指出，謝謝！