交流伺服電機(jī)與普通電機(jī)有很多區(qū)別： 主軸伺服電機(jī) 數(shù)控機(jī)床伺服電機(jī)

　　1、根據(jù)電機(jī)的不同應(yīng)用領(lǐng)域，電機(jī)的種類很多，交流伺服電機(jī)屬于控制類電機(jī)。伺服的基本概念是準(zhǔn)確、精確、快速定位。伺服電機(jī)的構(gòu)造與普通電機(jī)是有區(qū)別的，帶編碼器反饋閉環(huán)控制，能滿足快速響應(yīng)和準(zhǔn)確定位。

現(xiàn)在市面上流通的交流伺服電機(jī)多為永磁同步交流伺服，這種電機(jī)受工藝限制，很難做到很大的功率，十幾Kw以上的同步伺服電機(jī)價(jià)格很貴，在這樣的現(xiàn)場應(yīng)用，多采用交流異步伺服電機(jī)，往往采用變頻器驅(qū)動(dòng)。

　　2、電機(jī)的材料、結(jié)構(gòu)和加工工藝，交流伺服電機(jī)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于變頻器驅(qū)動(dòng)的交流電機(jī)（一般交流電機(jī)或恒力矩、恒功率等各類變頻電機(jī)）。就是說當(dāng)伺服驅(qū)動(dòng)器輸出電流、電壓、頻率變化很快時(shí)，伺服電機(jī)能產(chǎn)生響應(yīng)的動(dòng)作變化，響應(yīng)特性和抗過載能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于變頻器驅(qū)動(dòng)的交流電機(jī)。當(dāng)然不是說變頻器輸出不了變化那么快的電源信號(hào)，而是電機(jī)本身就反應(yīng)不了，所以在變頻器的內(nèi)部算法設(shè)定時(shí)為了保護(hù)電機(jī)做了相應(yīng)的過載設(shè)定。

　　3、交流電機(jī)一般分為同步和異步電機(jī)：

　　（1）交流同步電機(jī)：就是轉(zhuǎn)子是由永磁材料構(gòu)成，所以轉(zhuǎn)動(dòng)后，隨著電機(jī)的定子旋轉(zhuǎn)磁場的變化，轉(zhuǎn)子也做響應(yīng)頻率的速度變化，而且轉(zhuǎn)子速度=定子速度，所以稱“同步”。

　　（2）交流異步電機(jī)：轉(zhuǎn)子由感應(yīng)線圈和材料構(gòu)成。轉(zhuǎn)動(dòng)后，定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，磁場切割定子的感應(yīng)線圈，轉(zhuǎn)子線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流，進(jìn)而轉(zhuǎn)子產(chǎn)生感應(yīng)磁場，感應(yīng)磁場追隨　　定子旋轉(zhuǎn)磁場的變化，但轉(zhuǎn)子的磁場變化永遠(yuǎn)小于定子的變化，一旦等于就沒有變化的磁場切割轉(zhuǎn)子的感應(yīng)線圈，轉(zhuǎn)子線圈中也就沒有了感應(yīng)電流，轉(zhuǎn)子磁場消失，轉(zhuǎn)子失速又與定子產(chǎn)生速度差又重新獲得感應(yīng)電流。。。所以在交流異步電機(jī)里有個(gè)關(guān)鍵的參數(shù)是轉(zhuǎn)差率就是轉(zhuǎn)子與定子的速度差的比率。

　　（3）對應(yīng)交流同步和異步電機(jī)，變頻器就有相應(yīng)的同步變頻器和異步變頻器，伺服電機(jī)也有交流同步伺服和交流異步伺服。當(dāng)然變頻器里交流異步變頻常見，伺服則交流同步伺服常見。

　　4、交流伺服電機(jī)與普通電機(jī)還有很多區(qū)別，可以參考一下《電機(jī)學(xué)》方面的書籍；普通電機(jī)通常功率很大，尤其是啟動(dòng)電流很大，伺服驅(qū)動(dòng)器的電流容量不能滿足要求。可從電機(jī)的尺寸就知道原因了。

　　關(guān)于伺服的應(yīng)用。有很多方面，連一個(gè)小小的電磁調(diào)壓閥，也可以算上一個(gè)伺服系統(tǒng)。其他伺服應(yīng)用如火炮或雷達(dá)，用作隨動(dòng)，要求實(shí)時(shí)性好，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，超調(diào)小，精度在其次。如果是機(jī)床，則經(jīng)常用作恒速，位置高精度，實(shí)時(shí)性要求不高。

　　首先得確定你應(yīng)用在什么場合。如果用在機(jī)床上，則控制部分硬件可以設(shè)計(jì)得相對簡單一些，成本也相應(yīng)低些。如果用于軍工，則內(nèi)部固件設(shè)計(jì)時(shí)控制算法應(yīng)該更靈活，比如提供位置環(huán)濾波、速度環(huán)濾波、非線性、最優(yōu)化或智能化算法。當(dāng)然不需要在一個(gè)硬件部分上實(shí)現(xiàn)。可以面向?qū)ο笞龀蓭追N類型的產(chǎn)品。

　　交流伺服在加工中心、自動(dòng)車床、電動(dòng)注塑機(jī)、機(jī)械手、印刷機(jī)、包裝機(jī)、彈簧機(jī)、三坐標(biāo)測量儀、電火花加工機(jī)等等方面的設(shè)備有廣闊的應(yīng)用。　　

 

　　關(guān)于步進(jìn)電機(jī)和交流伺服電機(jī)的性能有較大差別。

　　步進(jìn)電機(jī)是一種離散運(yùn)動(dòng)的裝置，它和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機(jī)也越來越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中大多采用步進(jìn)電機(jī)或全數(shù)字式交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。

　　雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號(hào)），但在使用性能和應(yīng)用場合上存在著較大的差異。如：1、制精度不同；2、低頻特性不同 3、矩頻特性不同 4、過載能力不同 5、運(yùn)行性能不同 6、速度響應(yīng)性能不同。

　　交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進(jìn)電機(jī)來做執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。所以，在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素，選用適當(dāng)?shù)目刂齐姍C(jī)。

 

　　有關(guān)伺服零點(diǎn)開關(guān)的問題。

　　找零的方法有很多種，可根據(jù)所要求的精度及實(shí)際要求來選擇。可以伺服電機(jī)自身完成（有些品牌伺服電機(jī)有完整的回原點(diǎn)功能），也可通過上位機(jī)配合伺服完成，但回原點(diǎn)的原理基本上常見的有以下幾種。

　　一、伺服電機(jī)尋找原點(diǎn)時(shí)，當(dāng)碰到原點(diǎn)開關(guān)時(shí)，馬上減速停止，以此點(diǎn)為原點(diǎn)。

　　二、回原點(diǎn)時(shí)直接尋找編碼器的Z相信號(hào)，當(dāng)有Z相信號(hào)時(shí)，馬上減速停止。這種回原方法一般只應(yīng)用在旋轉(zhuǎn)軸，且回原速度不高，精度也不高。

 

　　同步帶的安裝對伺服定位也有很大影響嗎。

　　這個(gè)情況，得知道伺服是不是調(diào)得很軟？常見伺服是用脈沖控制的，那么，位置環(huán)的比例增益，速度環(huán)比例增益、積分時(shí)間常數(shù)分別是多少？

　　位置環(huán)比例增益：21rad/s

　　速度環(huán)比例增益：105rad/s

　　速度環(huán)積分時(shí)間常數(shù)：84ms

 

　　關(guān)于伺服的三種控制方式

　　一般伺服都有三種控制方式：速度控制方式，轉(zhuǎn)矩控制方式，位置控制方式 。想知道的就是這三種控制方式具體根據(jù)什么來選擇的?

　　速度控制和轉(zhuǎn)矩控制都是用模擬量來控制的。位置控制是通過發(fā)脈沖來控制的。具體采用什么控制方式要根據(jù)客戶的要求，滿足何種運(yùn)動(dòng)功能來選擇。

 

　　如果您對電機(jī)的速度、位置都沒有要求，只要輸出一個(gè)恒轉(zhuǎn)矩，當(dāng)然是用轉(zhuǎn)矩模式。

　　如果對位置和速度有一定的精度要求，而對實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)矩不是很關(guān)心，用轉(zhuǎn)矩模式不太方便，用速度或位置模式比較好。如果上位控制器有比較好的閉環(huán)控制功能，用速度控制效果會(huì)好一點(diǎn)。如果本身要求不是很高，或者，基本沒有實(shí)時(shí)性的要求，用位置控制方式對上位控制器沒有很高的要求。

　　就伺服驅(qū)動(dòng)器的響應(yīng)速度來看，轉(zhuǎn)矩模式運(yùn)算量最小，驅(qū)動(dòng)器對控制信號(hào)的響應(yīng)最快；位置模式運(yùn)算量最大，驅(qū)動(dòng)器對控制信號(hào)的響應(yīng)最慢。

　　對運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)態(tài)性能有比較高的要求時(shí)，需要實(shí)時(shí)對電機(jī)進(jìn)行調(diào)整。那么如果控制器本身的運(yùn)算速度很慢（比如PLC，或低端運(yùn)動(dòng)控制器），就用位置方式控制。如果控制器運(yùn)算速度比較快，可以用速度方式，把位置環(huán)從驅(qū)動(dòng)器移到控制器上，減少驅(qū)動(dòng)器的工作量，提高效率（比如大部分中高端運(yùn)動(dòng)控制器）；如果有更好的上位控制器，還可以用轉(zhuǎn)矩方式控制，把速度環(huán)也從驅(qū)動(dòng)器上移開，這一般只是高端專用控制器才能這么干，而且，這時(shí)完全不需要使用伺服電機(jī)。

 

　　換一種說法是：

　　1、轉(zhuǎn)矩控制：轉(zhuǎn)矩控制方式是通過外部模擬量的輸入或直接的地址的賦值來設(shè)定電機(jī)軸對外的輸出轉(zhuǎn)矩的大小，具體表現(xiàn)為例如10V對應(yīng)5Nm的話，當(dāng)外部模擬量設(shè)定為5V時(shí)電機(jī)軸輸出為2.5Nm:如果電機(jī)軸負(fù)載低于2.5Nm時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，外部負(fù)載等于2.5Nm時(shí)電機(jī)不轉(zhuǎn)，大于2.5Nm時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)（通常在有重力負(fù)載情況下產(chǎn)生）。可以通過即時(shí)的改變模擬量的設(shè)定來改變設(shè)定的力矩大小，也可通過通訊方式改變對應(yīng)的地址的數(shù)值來實(shí)現(xiàn)。

應(yīng)用主要在對材質(zhì)的受力有嚴(yán)格要求的纏繞和放卷的裝置中，例如饒線裝置或拉光纖設(shè)備，轉(zhuǎn)矩的設(shè)定要根據(jù)纏繞的半徑的變化隨時(shí)更改以確保材質(zhì)的受力不會(huì)隨著纏繞半徑的變化而改變。

　　2、位置控制：位置控制模式一般是通過外部輸入的脈沖的頻率來確定轉(zhuǎn)動(dòng)速度的大小，通過脈沖的個(gè)數(shù)來確定轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，也有些伺服可以通過通訊方式直接對速度和位移進(jìn)行賦值。由于位置模式可以對速度和位置都有很嚴(yán)格的控制，所以一般應(yīng)用于定位裝置。

　　應(yīng)用領(lǐng)域如數(shù)控機(jī)床、印刷機(jī)械等等。

　　3、速度模式：通過模擬量的輸入或脈沖的頻率都可以進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)速度的控制，在有上位控制裝置的外環(huán)PID控制時(shí)速度模式也可以進(jìn)行定位，但必須把電機(jī)的位置信號(hào)或直接負(fù)載的位置信號(hào)給上位反饋以做運(yùn)算用。位置模式也支持直接負(fù)載外環(huán)檢測位置信號(hào)，此時(shí)的電機(jī)軸端的編碼器只檢測電機(jī)轉(zhuǎn)速，位置信號(hào)就由直接的最終負(fù)載端的檢測裝置來提供了，這樣的優(yōu)點(diǎn)在于可以減少中間傳動(dòng)過程中的誤差，增加了整個(gè)系統(tǒng)的定位精度。

　　

　　怎樣判斷伺服電機(jī)與伺服驅(qū)動(dòng)器的故障區(qū)別？

　　看驅(qū)動(dòng)器上的錯(cuò)誤、報(bào)警號(hào)，然后查手冊。如果連報(bào)警都沒有了，那自然就是驅(qū)動(dòng)器故障，當(dāng)然，還有可能是根本伺服就沒有故障，而是控制信號(hào)錯(cuò)誤導(dǎo)致伺服沒有動(dòng)作。

除了看驅(qū)動(dòng)器上的錯(cuò)誤、報(bào)警號(hào)，然后查手冊外，有時(shí)最直接判斷方法是更換，如X與Z軸伺服換（型號(hào)相同才可以）。或修改參數(shù)，如把X軸鎖住，不讓系統(tǒng)檢測X軸

但應(yīng)注意：X軸與Z軸互換，即使型號(hào)相同，進(jìn)口設(shè)備也可能因?yàn)樨?fù)載不同、參數(shù)不同而產(chǎn)生問題。當(dāng)然，如果是國產(chǎn)設(shè)備，通常不會(huì)針對使用情況調(diào)整伺服參數(shù)，一般不會(huì)有問題。但應(yīng)注意X軸與Z軸電機(jī)功率轉(zhuǎn)矩是否相同、電機(jī)絲桿是否直聯(lián)以及電子齒輪減速比方面事宜。

　　關(guān)于交流伺服電機(jī)的幾個(gè)問題：

　　問（A）：交流同步伺服、交流異步伺服的額定轉(zhuǎn)速與極數(shù)是否有關(guān)？n1=60f/2p？額定轉(zhuǎn)速以下輸出恒轉(zhuǎn)矩，額定轉(zhuǎn)速以上恒功率，那么額定轉(zhuǎn)速的界定是由電機(jī)本身的機(jī)械決定還是驅(qū)動(dòng)器來決定？

　　有關(guān)，同步轉(zhuǎn)速n1=60f/2p，異步機(jī)還有滑差s，n=(1-s)n1，同步機(jī)n=n1，2p為極對數(shù)。控制中弱磁速度的界定是由驅(qū)動(dòng)器判斷的。

　　額定轉(zhuǎn)速可以由幾個(gè)方面決定：同步伺服的反電勢高低、電機(jī)鐵心材料允許的驅(qū)動(dòng)電流交變頻率、額定轉(zhuǎn)矩下電機(jī)的最大功率、最高溫升等，最主要還是反電勢；異步電機(jī)主要受材料允許的最高頻率以及極對數(shù)限制。

額定轉(zhuǎn)速的界定由電機(jī)本身的機(jī)械和電器特性來決定。

　　問（B）：交、直流伺服的區(qū)分是否取決于驅(qū)動(dòng)器與電機(jī)間的電流或電壓的形式？但直流無刷伺服的電流方向也變化？是否可以理解為交流？交流伺服是否是以直流無刷伺服的原理為基礎(chǔ)演變的？

　　答：交流伺服通常指以正弦波驅(qū)動(dòng)方式的伺服，無刷驅(qū)動(dòng)相當(dāng)于整流子數(shù)為6（7）的有刷直流電機(jī)的控制精度，一般低速特性較差。商業(yè)上也有稱他為交流伺服，僅因?yàn)樗Φ袅穗娝ⅲ匦钥峙卤群玫慕涣魉欧⒅绷魉欧胁罹啵?0000倍的調(diào)速比無刷電機(jī)絕難達(dá)到。

　　直流無刷馬達(dá)其實(shí)是自控式永磁同步馬達(dá)的一種，不過是矩形波供電，而通常說的永磁同步馬達(dá)是正弦波供電的。之所以說是“直流電機(jī)”，主要考慮到無刷馬達(dá)的控制器相當(dāng)于直流有刷馬達(dá)的電刷和換向器，實(shí)現(xiàn)“電子換向”，從直流母線側(cè)看相當(dāng)于直流電機(jī)。

　　直流伺服用于直流電機(jī)，不是直流無刷電機(jī)；直流無刷電機(jī)與交流伺服電機(jī)其實(shí)是一回事，就是交流同步電機(jī)（交流永磁同步伺服電機(jī)）。

　　問（C）：電機(jī)的極對數(shù)？

　　答：n1=60*f/2p

　　p一般表示電機(jī)的極對數(shù)數(shù)，2p是極數(shù)。

　　1對極包括N極和S極，極數(shù)當(dāng)然是極對數(shù)的兩倍。

 

　　同步電機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)速=60*運(yùn)行頻率/極對數(shù)；

　　異步電機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)速=60*運(yùn)行頻率*（1-滑差率）/極對數(shù)