伺服电机的特点及应用

一般的电机主要作为设备的动力源，连续旋转是其基本功能。配备了控制机构的伺服电机，却能够仅转动固定角度并精准地停在预定位置。这种独特的能力使得伺服电机在工业和业余爱好领域的设备控制中得到了广泛应用。从工业机器人的关节定位到无线电控制飞机的舵角调整，都可以看到伺服电机的身影。

关于伺服电机的定义，其中的“伺服”一词源于控制机构。在科技领域，被控制的一方被称为“从动方”，而伺服电机的名称意味着它按照指示忠实工作的电机。只要能够控制旋转位置、转速等参数的电机，都可以被称为伺服电机。步进电机和无铁芯电机等有时也会被纳入伺服电机的范畴。本文主要介绍那些配备了编码器并根据该信息使用驱动器控制速度和位置的伺服电机类型。

虽然伺服电机与步进电机都能通过外部信号控制旋转角度，实现设备的定位操作，但它们之间存在明显的差异。

1. 控制方式：伺服电机通过编码器检测旋转位置，将信息反馈给控制器以实现精确控制。这使得伺服电机能够在旋转过程中停止时实现高精度定位，并能纠正位置偏差。而步进电机的旋转角度与脉冲数成正比，通过接收脉冲信号来控制位置，无需检测位置机构，因此无法识别位置偏差，可能因负载波动等原因发生失步。

2. 扭矩与转速：伺服电机在低速和高速区域都能产生稳定扭矩，实现高速运行。而步进电机仅在低速区域具有高扭矩，在高速区域扭矩减小，不适合高速旋转。

3. 成本：由于伺服电机需要使用昂贵的旋转编码器和伺服控制装置，成本较高。

4. 加速性能：步进电机从静止加速到工作转速需要较长时间，而交流伺服系统的加速性能较好，可快速启停。

伺服电机技术的发展与工业机器人进步密切相关。自20世纪50年代起，随着DC伺服电机技术的发展，它开始取代液压和气压机构在工业机器人中的应用。到了20世纪80年代，AC伺服电机因其高实用性几乎应用在所有工业领域的设备中。

伺服电机可分为DC伺服电机和AC伺服电机两类。随着AC电机控制技术的发展，DC伺服电机的使用机会逐渐减少。AC伺服电机按照驱动电机的类型可分为同步型和感应型。同步型使用永磁体，多用于输出功率较小的领域；感应型则不使用永磁体，适用于输出功率较大的领域。

由于伺服电机具有精确的定位控制能力，因此广泛应用于各种领域。如工业机器人的关节、食品机械、包装机械、输送装置、自动门、液晶和半导体的检查装置、冲压和辊式给料机、机床和检查装置的旋转工作台、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用途等。

交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机，但在某些不要求高精度的场合，步进电机也被广泛使用。在选择控制电机时，需要综合考虑控制要求、成本等多方面因素。