伺服电机无刷与有刷要怎么选择？伺服电机不同类型及其特点详解！
伺服电机，作为自动控制装置的核心部件之一，在现代工业自动化系统中扮演着至关重要的角色。本文将深入探讨伺服电机的各种类型、工作原理以及性能特点，以便更好地理解其在自动化系统中的应用。
伺服电机概述
伺服电机是一种微型电机，用于将电信号转化为转轴的角位移或角速度。它的名称“伺服”源自希腊语中的“奴隶”，因为伺服电机能够绝对服从控制信号的指令，具有以下特点：
静止不动：在控制信号发出之前，伺服电机的转子静止不动。
立即响应：一旦控制信号发出，伺服电机的转子会立即开始转动。
即时停止：当控制信号消失时，伺服电机能够立即停止运动。
伺服电机分为两大类：交流伺服电机和直流伺服电机。接下来，我们将分别讨论它们的结构和特点。
交流伺服电机
交流伺服电机的基本构造与交流感应电动机（异步电机）相似，它包括两个相空间位移90°电角度的绕组：励磁绕组（Wf）和控制绕组（Wc）。这些绕组接收定量的交流电压，通过改变施加在Wc上的电压或相位来实现电机的控制。交流伺服电机具有以下特点：
运行稳定：交流伺服电机在整个速度区域内能够实现平滑的控制，几乎没有振荡。
高效率：90%以上的高效率，发热较少。
高精度位置控制：取决于编码器的精度，可以实现高精度的位置控制。
低噪音：交流伺服电机通常运行较安静。
无电刷磨损：交流伺服电机不使用电刷，因此无电刷磨损。
适用于无尘、易爆环境：由于没有电刷磨损，交流伺服电机适用于要求无尘和易爆环境。
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，其电机转速由以下公式决定：n = E / K1j = (Ua - IaRa) / K1j，其中E为电枢反电动势，K为常数，j为每极磁通，Ua和Ia分别为电枢电压和电枢电流，Ra为电枢电阻。直流伺服电机的特点如下：
优点：
速度控制精确。
转矩速度特性硬，具有线性特性。
控制原理相对简单，易于使用。
价格相对较低。
缺点：
电刷换向：直流伺服电机使用电刷，会引起电刷磨损。
速度限制：速度受到一定限制。
附加阻力：电刷和摩擦会引入额外的阻力。
产生磨损微粒：由于电刷磨损，可能产生微小的磨损粒子，不适用于无尘和易爆环境。
直流伺服电机的控制相对简单，因此在一些成本敏感的工业和民用场合中广泛应用。
有刷电机与无刷电机
直流伺服电机可以分为有刷电机和无刷电机两种类型。
有刷电机具有以下特点：
成本较低。
结构简单。
启动转矩较大。
调速范围宽。
控制相对容易。
需要维护，但维护相对容易（例如更换电刷）。
可能产生电磁干扰，对使用环境要求较高。
无刷电机则具有以下特点：
体积小、重量轻。
出力大、响应快。
速度高、惯量小。
力矩稳定、转动平滑。
控制较为复杂，支持智能化。
电子换相方式灵活，可以使用方波或正弦波换相。
无需维护。
高效节能。
电磁辐射小、寿命长。
适用于各种环境。
交流伺服电机也可以属于无刷电机的范畴，分为同步和异步电机。通常，现代运动控制系统更倾向于使用同步电机，因为它们具有大功率范围、大转动惯量和低转速的特点，适用于低速平稳运行的场合。
无论是直流伺服电机还是交流伺服电机，其内部都包括永磁铁转子，通过驱动器控制U/V/W三相电来形成电磁场，驱动转子旋转。同时，电机通常搭配编码器，将反馈信号传送给驱动器，以实现对转子位置的精确控制。伺服电机的精度主要取决于编码器的精度，通常以线数表示。
伺服电机工作原理
交流伺服电机的定子结构类似于电容分相式单相异步电动机，包括励磁绕组（Rf）和控制绕组（L）。励磁绕组始终接收交流电压（Uf），而控制绕组连接控制信号电压（Uc），因此它们也被称为“两个伺服电动机”。交流伺服电机的工作原理如下：
起动转矩大：由于交流伺服电机的转子电阻较大，因此具有机械特性更接近于线性，具有较大的起动转矩。这使得当定子施加控制电压时，转子能够迅速启动，具有快速响应和高灵敏度的特点。
运行范围宽：交流伺服电机能够在整个速度区域内平稳运行，噪音较小，而且不容易出现“自转”现象。
无自转现象：伺服电机在运行中，一旦失去控制电压，电机立即停止运行，没有自转的现象。
与电容分相式单相异步电机相比，交流伺服电机的转子电阻要大得多，这使得它们更适合用于自动化控制系统，因为它们具有更好的线性特性、启动转矩和响应时间。
精密传动微特电机
"精密传动微特电机"是一种用于实现快速而准确的运动控制的微型电机。它能够在系统中频繁启动、停止、制动、反转和低速运行，具有高机械强度、高耐热等级和高绝缘等级的特点。这些特性使得它们非常适合需要高精度和高可靠性的应用。
精密传动微特电机可以分为多个类别，每种类别具有不同的结构和性能特点。以下是一些常见的精密传动微特电机的类别：
交流伺服电机：交流伺服电机可以根据不同的转子结构分为不同类型，包括笼型两相交流伺服电机、非磁性杯型转子两相交流伺服电机、铁磁杯型转子两相交流伺服电机、同步型永磁交流伺服电机和异步型三相交流伺服电机。它们具有不同的机械特性和性能，适用于不同的应用领域。
直流伺服电机：直流伺服电机也可以分为多种类型，包括印制绕组直流伺服电机、线绕盘式直流伺服电机、杯型电枢永磁直流电机和无刷直流伺服电机。每种类型都具有独特的优点，适用于不同的应用场景。
力矩电机：力矩电机是一种特殊类型的电机，包括直流力矩电机、无刷直流力矩电机、笼型交流力矩电机和实心转子交流力矩电机。它们具有高输出转矩、低速或堵转下连续工作、机械和调节特性好的特点。
步进电机：步进电机也是精密传动微特电机的一种，包括反应式步进电机、永磁步进电机和混合式步进电机。它们具有不同的步距角、启动与运行频率、步距角精度等特点，适用于需要精确位置控制的应用。
开关磁阻电机：开关磁阻电机是一种具有调速范围小、噪音大和机械特性复杂的电机，它的结构类似于大步距反应式步进电机。
直线电机：直线电机具有结构简单，适用于直线往复运动的特点，具有高速伺服性能、高功率因数和高效率。
这些精密传动微特电机在工业自动化、机械制造、航空航天、医疗设备等领域都有广泛的应用。它们能够满足不同应用的需求，提供高精度、高可靠性的运动控制，为现代工业自动化系统的发展做出了重要贡献。无论是在制造流水线上的机器人，还是医疗设备中的精确运动控制，精密传动微特电机都发挥着不可替代的作用。
