“伺服”一詞源于希臘語“奴隸”的意思。“伺服電機”可以理解為絕對服從控制信號指揮的電機：在控制信號發(fā)出之前，轉子靜止不動；當控制信號發(fā)出時，轉子立即轉動；當控制信號消失時，轉子能即時停轉。
伺服電機是自動控制裝置中被用作執(zhí)行元件的微特電機，其功能是將電信號轉換成轉軸的角位移或角速度。
伺服電機分為交流伺服和直流伺服兩大類
交流伺服電機的基本構造與交流感應電動機（異步電機）相似。在定子上有兩個相空間位移90°電角度的勵磁繞組Wf和控制繞組WcoWf，接恒定交流電壓，利用施加到Wc上的交流電壓或相位的變化，達到控制電機運行的目的。交流伺服電機具有運行穩(wěn)定、可控性好、響應快速、靈敏度高以及機械特性和調節(jié)特性的非線性度指標嚴格（要求分別小于10％～15％和小于15％～25％）等特點。
直流伺服電機基本構造與一般直流電動機相似。電機轉速n＝E／K1j＝（Ua－IaRa）／K1j，式中E為電樞反電動勢，K為常數(shù)，j為每極磁通，Ua、Ia為電樞電壓和電樞電流，Ra為電樞電阻，改變Ua或改變φ，均可控制直流伺服電動機的轉速，但一般采用控制電樞電壓的方法，在永磁式直流伺服電動機中，勵磁繞組被永久磁鐵所取代，磁通φ恒定。直流伺服電動機具有良好的線性調節(jié)特性及快速的時間響應。
直流伺服電機的優(yōu)點和缺點
優(yōu)點：速度控制精確，轉矩速度特性很硬，控制原理簡單，使用方便，價格便宜。
缺點：電刷換向，速度限制，附加阻力，產(chǎn)生磨損微粒（無塵易爆環(huán)境不宜）
交流伺服電機的優(yōu)點和缺點
優(yōu)點：速度控制特性良好，在整個速度區(qū)內(nèi)可實現(xiàn)平滑控制，幾乎無振蕩，90%以上的高效率，發(fā)熱少，高速控制，高精確度位置控制（取決于編碼器精度），額定運行區(qū)域內(nèi)，可實現(xiàn)恒力矩，慣量低，低噪音，無電刷磨損，免維護（適用于無塵、易爆環(huán)境）
缺點：控制較復雜，驅動器參數(shù)需要現(xiàn)場調整PID參數(shù)確定，需要更多的連線。
直流伺服電機分為有刷和無刷電機。
有刷電機成本低，結構簡單，啟動轉矩大，調速范圍寬，控制容易，需要維護，但維護方便（換碳刷），產(chǎn)生電磁干擾，對使用環(huán)境有要求，通常用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場合。
無刷電機體積小重量輕，出力大響應快，速度高慣量小，力矩穩(wěn)定轉動平滑，控制復雜，智能化，電子換相方式靈活，可以方波或正弦波換相，電機免維護，高效節(jié)能，電磁輻射小，溫升低壽命長，適用于各種環(huán)境。
交流伺服電機也是無刷電機，分為同步和異步電機，目前運動控制中一般都用同步電機，其功率范圍大，功率可以做到很大，大慣量，最高轉速低，轉速隨功率增大而勻速下降，適用于低速平穩(wěn)運行場合
伺服電機內(nèi)部的轉子是永磁鐵，驅動器控制U/V/W三相電形成電磁場，轉子在此磁場的作用下轉動，同時電機自帶的編碼器將反饋信號傳給驅動器，對反饋值與目標值進行比較，從而調整轉子轉動的角度，伺服電機的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。
交流伺服電機和無刷直流伺服電機在性能上有什么區(qū)別？
答：交流伺服電機的性能要好一些，因為交流伺服是正弦波控制，轉矩脈動小；而無刷直流伺服是梯形波控制。但無刷直流伺服實現(xiàn)控制比較簡單，便宜。
永磁交流伺服驅動技術的迅猛發(fā)展使直流伺服系統(tǒng)面臨被淘汰的危機［/p］［p=30， 2， left］20世紀80年代以來，隨著集成電路、電力電子技術和交流可變速驅動技術的發(fā)展，永磁交流伺服驅動技術有了突出的發(fā)展，各國著名電氣廠商相繼不斷推出新的交流伺服電機和伺服驅動器系列產(chǎn)品。交流伺服系統(tǒng)已成為當代高性能伺服系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，使直流伺服系統(tǒng)面臨被淘汰的危機。
永磁交流伺服電動機同直流伺服電動機比較，主要優(yōu)點有：
?、艧o電刷和換向器，運行更可靠，免維護*****。⑵定子繞組發(fā)熱大大減少。 ?、菓T量小，系統(tǒng)快速響應性好。 ?、雀咚俅罅毓ぷ鳡顟B(tài)好。 ⑸相同功率下體積小重量輕。
永磁交流伺服系統(tǒng)的興起和現(xiàn)狀
自從德國MANNESMANN的Rexroth公司的Indramat分部在1978年*****貿(mào)易博覽會上正式推出MAC永磁交流伺服電機驅動系統(tǒng)開始，標志著新一代交流伺服技術已經(jīng)成熟。到1980年代中后期，各大公司都已有了完整的系列產(chǎn)品，整個伺服裝置市場都轉向了交流系統(tǒng)。早期的模擬系統(tǒng)在諸如零漂、抗干擾、可靠性、精度和柔性等方面存在不足，尚不能完全滿足運動控制的要求，近年來隨著微處理器、新型數(shù)字信號處理器（DSP）的應用，出現(xiàn)了數(shù)字控制系統(tǒng)，控制部分可由軟件完成。到20世紀90年代以后，全數(shù)字正弦波控制的永磁交流伺服電機驅動系統(tǒng)在傳動領域中的地位進一步上升。
目前高性能的電伺服系統(tǒng)大多采用永磁同步型交流伺服電動機，控制驅動器多采用快速、準確定位的全數(shù)字位置伺服系統(tǒng)。典型生產(chǎn)廠家如德國西門子、美國科爾摩根和日本松下及安川等公司。
永磁交流伺服系統(tǒng)各主要生產(chǎn)商概況
日本安川電機制作所推出的小型交流伺服電動機和驅動器，其中D系列適用于數(shù)控機床（最高轉速為1000r/min，力矩為0.25～2.8N.m），R系列適用于機器人（最高轉速為3000r/min，力矩為0.016～0.16N.m）。之后又推出M、F、S、H、C、G 六個系列。20世紀90年代先后推出了新的D系列和R系列。由舊系列矩形波驅動的8051單片機控制，改為正弦波驅動的80C、154CPU和門陣列芯片控制，力矩波動由24％降低到7％，并提高了可靠性。這樣，只用了幾年時間形成了八個系列（功率范圍為0.05～6kW）較完整的體系，滿足了工作機械、搬運機構、焊接機械人、裝配機器人、電子部件、加工機械、印刷機、高速卷繞機、繞線機等方面的不同需求。
以生產(chǎn)機床數(shù)控裝置而著名的日本法那克（Fanuc）公司，在20世紀80年代中期也推出了S系列（13個規(guī)格）和L系列（5個規(guī)格）的永磁交流伺服電動機。其中L系列有較小的轉動慣量和機械時間常數(shù)，適用于要求特別快速響應的位置伺服系統(tǒng)。
日本其他廠商，例如三菱電動機（*****、HC-MFS、*****、HC-RFS和HC-UFS系列）、東芝精機（SM系列）、大隈鐵工所（BL系列）、三洋電氣（BL系列）、立石電機（S系列）等眾多廠商也進入了永磁交流伺服系統(tǒng)的競爭行列。 ［/p］［p=30， 2， left］ 德國力士樂公司（Rexroth）的Indramat分部的MAC系列交流伺服電動機共有7個機座號92個規(guī)格。
德國西門子（Siemens）公司的IFT5系列三相永磁交流伺服電動機分為標準型和短型兩大類，共8個機座號98種規(guī)格。據(jù)稱該系列交流伺服電動機與相同輸出力矩的直流伺服電動機IHU系列相比，重量只有后者的1／2，配套的晶體管脈寬調制驅動器6SC61系列，最多的可供6個軸的電動機控制。
德國寶石（BOSCH）公司生產(chǎn)鐵氧體永磁的SD系列（17個規(guī)格）和稀土永磁的SE系列（8個規(guī)格）交流伺服電動機和Servodyn SM系列的驅動控制器。
美國著名的伺服裝置生產(chǎn)公司Gettys曾一度作為Gould 電子公司一個分部（Motion Control Division），生產(chǎn)M600系列的交流伺服電動機和A600 系列的伺服驅動器，后合并到AEG，恢復Gettys名稱，并推出A700全數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)。
美國AB（ALLEN-BRADLEY）公司驅動分部生產(chǎn)的1326型鐵氧體永磁交流伺服電動機和1391型交流PWM伺服控制器，電機包括3個機座號共30個規(guī)格。
I.D.（Industrial Drives）是美國著名的科爾摩根（Kollmorgen）的工業(yè)驅動分部，曾生產(chǎn)BR-210、BR-310、BR-510 三個系列共41個規(guī)格的無刷伺服電動機和BDS3型伺服驅動器。自1989年起推出了全新系列設計的永磁交流伺服電動機（Goldline），包括B（小慣量）、M（中慣量）和EB（防爆型）三大類，有10、20、40、60、80五種機座號，每大類有42個規(guī)格，全部采用釹鐵硼永磁材料，力矩范圍為0.84～111.2N.m，功率范圍為0.54～15.7kW。配套驅動器有BDS4（模擬型）、BDS5（數(shù)字型、含位置控制）和Smart Drive（數(shù)字型）三個系列，最大連續(xù)電流55A。Goldline系列代表了當代永磁交流伺服技術最新水平。
愛爾蘭的Inland原為Kollmorgen在國外的一個分部，現(xiàn)合并到AEG，以生產(chǎn)直流伺服電動機、直流力矩電動機和伺服放大器而聞名。生產(chǎn)BHT1100、2200、3300三種機座號共17種規(guī)格的SmCo永磁交流伺服電動機和八種控制器。
法國Alsthom集團在巴黎的Parvex工廠生產(chǎn)LC系列（長型）和GC系列（短型）交流伺服電動機共14個規(guī)格，并生產(chǎn)AXODYN系列驅動器。
前蘇聯(lián)為數(shù)控機床和機器人伺服控制開發(fā)了兩個系列的交流伺服電動機。其中ДBy系列采用鐵氧體永磁，有兩個機座號，每個機座號有3種鐵心長度，各有兩種繞組數(shù)據(jù)，共12個規(guī)格，連續(xù)力矩范圍為7～35N.m。2ДBy系列采用稀土永磁，6個機座號17個規(guī)格，力矩范圍為0.1～170N.m，配套的是3ДБ型控制器。
近年日本松下公司推出的全數(shù)字型MINAS系列交流伺服系統(tǒng)，其中永磁交流伺服電動機有MSMA系列小慣量型，功率從0.03～5kW，共18種規(guī)格；中慣量型有MDMA、MGMA、MFMA三個系列，功率從0.75～4.5kW，共23種規(guī)格，MHMA系列大慣量電動機的功率范圍從0.5～5kW，有7種規(guī)格。
韓國三星公司近年開發(fā)的全數(shù)字永磁交流伺服電動機及驅動系統(tǒng)，其中FAGA交流伺服電動機系列有CSM、CSMG、CSMZ、CSMD、CSMF、CSMS、CSMH、CSMN、CSMX多種型號，功率從15W～5kW。
現(xiàn)在常采用功率變化率（Powerrate）這一綜合指標作為伺服電動機的品質因數(shù)，衡量對比各種交直流伺服電動機和步進電動機的動態(tài)響應性能。功率變化率表示電動機連續(xù)（額定）力矩與轉子轉動慣量之比。
按功率變化率進行計算分析可知，永磁交流伺服電動機技術指標以美國I.D 的Goldline系列為最佳，德國Siemens的IFT5系列次之。
什么叫做“精密傳動微特電機”？
“精密傳動微特電機”能夠在系統(tǒng)中快速而正確地執(zhí)行頻繁變化的指令，帶動伺服機構完成指令所期望的工作，大多能夠滿足以下要求：
1、 能頻繁啟動、停止、制動、反轉及低速運行，且機械強度高、耐熱等級高、絕緣等級高。
2、 快速相應能力好，轉矩較大，轉動慣量小，時間常數(shù)小。
3、 帶有驅動器和控制器（如伺服電機、步進電機），控制性能良好。4、 高可靠性，高精度。
資料來自網(wǎng)絡，自動化網(wǎng)整理
本公眾號所刊發(fā)內(nèi)容已注明文章出處和來源，版權歸原作者所有，如有侵權請告知。