伺服電機用于生產(chǎn)機器、工業(yè)機器人和工具機。所有這些應用的特點是運動是高度動態(tài)執(zhí)行的。以便快速制造工件或產(chǎn)品。伺服電機的使用也是因為其控制精度高，因為位置和速度的精度直接影響到工件的質(zhì)量。

　一、伺服電機驅(qū)動系統(tǒng)

　伺服電機始終是電氣伺服驅(qū)動系統(tǒng)的一部分，該系統(tǒng)由伺服電機、逆變器和位置傳感器組成。逆變器通常也稱為電力電子、伺服控制器或簡稱為控制器。為了非常準確地控制位置和速度，位置傳感器具有很高的精度。相比之下，用于風扇或水泵的電動機只有霍爾傳感器，甚至可以在沒有傳感器的情況下運行。通常，驅(qū)動系統(tǒng)還包括齒輪箱，以增加扭矩或?qū)⑿D(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為平移運動。

　二、伺服電機的優(yōu)勢

　伺服電機是交流電機，所以可以是感應電機也可以是同步電機，當然也包括BLDC電機。通常使用帶有永磁體的同步電動機。因為與感應電動機相比，它們可以在較低的速度范圍內(nèi)產(chǎn)生更高的扭矩，具有相同的尺寸和較低的相電流。例如，由于扭矩更高，機器人可以更快地將包裹從A移動到B。也經(jīng)常有人談論直流伺服電機，但這些通常也只是無刷直流伺服電機，所以基本上是BLDC電機。還有用于遙控汽車、船只和飛機的RC伺服系統(tǒng)，但這些通常只包含一個簡單的直流電機。

　三、伺服電機設計

　伺服電機與水泵用電機或電動汽車用電機有什么區(qū)別？

　為了控制速度和位置，需要高扭矩精度，這最好通過轉(zhuǎn)子上的外部磁鐵來實現(xiàn)。帶外部磁鐵的電動機也稱為SPMSM。磁鐵也經(jīng)常彼此略微傾斜，以使扭矩曲線更平滑，從而提高平滑的速度控制。為了實現(xiàn)良好的轉(zhuǎn)矩控制，轉(zhuǎn)子中使用了許多磁極，這使反電動勢在每轉(zhuǎn)時產(chǎn)生更多的正弦振蕩，從而減少了轉(zhuǎn)矩波動。更多的磁極具有增加電機扭矩密度的額外優(yōu)勢，從而改善其動態(tài)響應。

　由于伺服電機以交流模式運行，因此它們僅在極少數(shù)情況下具有風扇或水冷。額外的冷卻會增加功率密度，但不會增加扭矩密度，這對伺服電機來說更為重要。相反，伺服電機只有散熱片。后部是位置傳感器，可以是光學的、磁性的或電感式的。

　由于傳感器安裝在伺服電機的背面，伺服電機通常看起來有兩個連接器，但第二個連接器通常只是傳感器的插頭插座。還有伺服驅(qū)動器，其中逆變器直接安裝在電機外殼頂部或傳感器后面。然而，這種伺服驅(qū)動器通常用于較低功率。后部是位置傳感器，可以是光學的、磁性的或電感式的。

　四、伺服電機控制

　因此，伺服電機與水泵電機并沒有太大區(qū)別。由于磁極較多，不僅需要分辨率高的傳感器，還需要對傳感器信號處理速度極快、控制良好的伺服控制器。伺服電機的控制由級聯(lián)控制器完成。在外部級聯(lián)中，位置受到控制，設定位置可以通過總線系統(tǒng)或通過變頻器或伺服控制器的模擬輸入來自PLC控制。在中間級聯(lián)中，速度受到控制，必須比控制位置快。伺服電機的實際速度是根據(jù)位置信號的一階導數(shù)計算得出的。電流在底部級聯(lián)中控制。通常為此使用FOC，這使得使用簡單的PID控制器控制交流電成為可能。