伺服电机结构原理及选型步骤.docx

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1、伺服电机（servomotor）是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种位置电机，常在非标设备中用来控制运动件的精确位置。伺服电机可使控制速度，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、始动电压等特性，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。以下是我们在非标设备设计中对《伺服电机选型计算》整理的一些结构特点资料和选型计算所需的资料，具体需要了解计算方法和各种参数的选型计算方法的视频教程，请加群进入

2、直播课程和老师进行交流。详情参见精攻开物教育官网（jxsb.jgkwedu.com）咨询。伺服电动机也称为执行电动机，在控制系统中用作执行元件，将输入的电压控制信号转换为轴上输出的角位移和角速度，以驱动控制对象。其最大的特点：有控制电压时转子立即旋转，无控制电压时转子立即停转。转轴转向和转速是由控制电压的方向和大小决定的。一、伺服电机的基本分类：可分为直流伺服电机和交流伺服电动机。一般自动控制应用场合应尽可能选用交流伺服电机。调速和控制精度很高的场合选用直流伺服电机。1、直流伺服电机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

3、，控制容易，需要维护，但维护不方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以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。控制复杂，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，效率很高，运行温度低，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。2、交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。大惯量，最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。交流伺服电机和无刷

4、直流伺服电机在功能上的区别：交流伺服要好一些，因为是正弦波控制，转矩脉动小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比较简单，便宜。一、伺服电机的内部结构及控制原理伺服系统（servomechanism）是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发

5、了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。三、伺服电机选型参数及特点伺服电机和其他电机（如步进电机）相比到底有什么优点：1、精度：实现了位置，速度和力矩的闭环控制；克服了步进电机失步的问题；2、转速：高速性能好，一般额定转速能达到2000～3000转；3、适应性：抗过载能力强，能承受三倍于额定转矩的负载，对有瞬间负载波动和要求快速起动的场合特别适用；4、稳定：低速运行平稳，低速运行时不会产生类似于步进电机的步进运行现象。适用于有高速响应要求的场合；5、及时性：电机加减

6、速的动态相应时间短，一般在几十毫秒之内；6、舒适性：发热和噪音明显降低；7、过载能力：伺服电机在运行中，瞬时过载能力强。基本可以达到3倍左右的过载；8、转矩与速度：伺服电机在0-3000转之间的转矩平稳，不会因速度的变化而出现转矩的过大变化。简单点说就是：平常看到的那种普通的电机，断电后它还会因为自身的惯性再转一会儿，然后停下。而伺服电机和步进电机是说停就停，说走就走，反应极快。但步进电机存在失步现象。一、伺服电机选型步骤1．确定结构部分。此外，还要确定各种结构零部件（丝杆的长度、螺距和滑轮直径等）的详细规格。2．确定运转模式。加减速时间、匀速时间、

7、停止时间、循环时间、移动距离注）运转模式对电机容量的选择有很大的影响。除特殊情况外尽可能增大加减速时间、停止时间，即可选用小容量的电机。3．计算负载惯量和惯量比。结合各结构部分计算负载惯量。（请参照一般负载的惯量及其计算方法）用负载惯量除以电机转子惯量，计算惯量比。此时需注意，产品目录上电机转子惯量的单位为“×10^-4kg．m2”。4．计算转速根据移动距离、加减速时间、匀速时间计算电机转速。5．计算转矩根据负载惯量和加减速时间、匀速时间计算所需的电机转矩。6．选择电机选择能满足以上3～5项条件的电机。7.转矩(1)峰值转矩运转过程中（主要是加减速时

8、）电机所需的最大转矩。以电机最大转矩的80%以下为目标。转矩为负值时可能需要再生电阻。(2)运行转矩、停止时