“伺服”一詞源於希臘（là）語（yǔ）“奴隸”的意思。“伺服（fú）電機”可以理解為絕對服從控製信號（hào）指（zhǐ）揮的（de）電機：在控製信號發出之前，轉子靜止不動；當控製信號發出時，轉子立即轉動；當控製信（xìn）號消失時，轉子能即時停轉。
　　伺服電（diàn）機是自動（dòng）控製裝置中被（bèi）用作執行元（yuán）件的微特電（diàn）機，其功能是將電信號轉換成轉軸的角位移或角速（sù）度。
　　伺（sì）服電機分為交流伺服和直流伺服兩大類
　　交流（liú）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（diàn）角度的勵磁繞組Wf和控（kòng）製繞（rào）組WcoWf，接恒定交流電壓，利用施加到Wc上的交（jiāo）流電壓或相位（wèi）的變化，達到控製電機運行的目的。交流伺服電機具有運行穩定、可控性好、響應快速、靈敏度高以及機械特性和調節（jiē）特性的非線性度指（zhǐ）標嚴格（要求分別小於10％～15％和（hé）小於15％～25％）等特點。

直流伺服電機基（jī）本構造與一（yī）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，j為每極（jí）磁通，Ua、Ia為電（diàn）樞電壓和電樞電流，Ra為電樞電阻，改變Ua或改變（biàn）φ，均可控製直流伺服（fú）電動機的轉速，但一般（bān）采用控製電樞電壓的方法，在永磁（cí）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（héng）定。直流伺服電動機具（jù）有良好的線性（xìng）調節特性（xìng）及快速的時間響（xiǎng）應。

直流伺服電機的優點和缺點

優點：速度控製精（jīng）確，轉矩速度特（tè）性很硬，控製原理簡單，使用（yòng）方便，價格便宜。
　　缺（quē）點：電（diàn）刷換向，速度限製，附（fù）加阻力，產生磨損微粒（無塵易爆（bào）環境不宜）
　　交流伺服電（diàn）機（jī）的優點和缺點（diǎn）
　　優點：速度控製特性良好，在整個速度（dù）區內（nèi）可實現平（píng）滑控（kòng）製，幾乎無（wú）振蕩（dàng），90%以上的高效率，發熱少，高速控製，高精確度位置控製（取決於編碼器精度），額定運行區域內，可實現恒力矩，慣量低，低噪音，無電刷（shuā）磨損，免維護（適用於無塵（chén）、易爆環境）

缺點：控製較複雜，驅動器參數需要現場調整PID參數確定，需要更多的連線。

直流伺服（fú）電機分為有（yǒu）刷和無刷電機。
　　有刷電機成（chéng）本（běn）低，結構簡單，啟動轉矩大，調速範圍寬，控製容易，需要維護，但（dàn）維護方便（換（huàn）碳刷），產生電磁（cí）幹擾，對使用環境有要求，通常（cháng）用於對成本敏感的普（pǔ）通工業和民用場合（hé）。
　　無刷（shuā）電機體（tǐ）積小（xiǎo）重量輕，出（chū）力大響應快，速度高慣量小，力矩穩定轉（zhuǎn）動平滑，控製（zhì）複雜，智能化，電子換相方式靈活，可（kě）以方波或正弦波換相，電機免維護，高效節能，電磁輻射（shè）小，溫（wēn）升低壽命長，適用於各種環境。
　　交流伺服電機也是（shì）無刷電機，分為同（tóng）步和異步電（diàn）機，目前運動控製中一般都用同步電機，其功率範圍大，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，適用於低速平穩運行場合
　　伺服電機內部的轉（zhuǎn）子是永（yǒng）磁鐵，驅動器控製U/V/W三相電形成電（diàn）磁場，轉子（zǐ）在此磁場（chǎng）的作用下轉動（dòng），同（tóng）時電機自帶的編碼器將反饋信號（hào）傳給驅動器，對反饋值與目標值進行（háng）比（bǐ）較，從而調（diào）整轉子轉動（dòng）的（de）角度，伺服電機的精度決定於編碼器的精度（dù）（線數）。

交流伺服電機和無刷直流（liú）伺服電機在性能上有什麽區別？
　　答：交流伺（sì）服電機的性能要好（hǎo）一些，因為交流伺服是正弦波控製，轉矩脈動小；而無（wú）刷直流（liú）伺（sì）服是梯形波控製。但無刷直流伺服實現控製比較簡單（dān），便宜（yí）。
　　永磁交流伺服驅動技術的迅猛發展使（shǐ）直流伺服（fú）係統麵臨被淘汰的危機［/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（de）發展，永磁交流伺服驅動技（jì）術有了突出的發展，各國著名電氣廠商相繼不斷（duàn）推出新（xīn）的交流伺服電機和伺服驅（qū）動器係列產品。交流伺（sì）服（fú）係統已成（chéng）為當代高性（xìng）能伺服係統的（de）主要發（fā）展方向，使直流伺（sì）服係（xì）統麵臨被淘汰（tài）的危（wēi）機。
　　永磁交流（liú）伺服電動機同直流伺服電動機比較，主要優點有：
　　⑴無電刷和換向器，運行更可靠，免維護*****。
　　⑵定子繞組發熱大大減少。
　　⑶慣量小，係統快速（sù）響應性（xìng）好。
　　⑷高速大力矩工作狀態好。
　　⑸相（xiàng）同功率下體積小重量輕。

　　永磁交流伺服（fú）係統的興起和現狀
　　自從德國MANNESMANN的（de）Rexroth公司的Indramat分部在（zài）1978年（nián）*****貿易博覽會上正式推出MAC永磁交流伺服電機（jī）驅動係統（tǒng）開始，標誌著新（xīn）一代交流伺服技術已經成熟。到（dào）1980年代（dài）中後期，各大公司都已有了完整的係列產品，整個伺（sì）服裝置（zhì）市場都（dōu）轉（zhuǎn）向了交流係統。早期（qī）的模擬係統在諸（zhū）如（rú）零漂、抗幹擾、可靠性、精度和柔（róu）性等方麵存在不足，尚不能完全滿足運動控製的要求，近年來隨著微處理器、新型數（shù）字信號處理器（DSP）的應用，出現了數字控製係統，控製部分可由軟件完成。到20世紀90年代以後，全數字正弦波控製的永磁交（jiāo）流伺服電機驅動係統在傳動領域中的地位進一步上升。
　　目（mù）前高性能的（de）電（diàn）伺服係統大多采用（yòng）永磁同步型交流伺服電（diàn）動（dòng）機（jī），控製驅動器多采用快速、準確定位（wèi）的全數字位置伺服係統。典型（xíng）生產廠家如德國（guó）西門子、美（měi）國科爾摩根和日本鬆下及安川等公（gōng）司。

　　永（yǒng）磁交流伺服（fú）係統各主要生產商概況
　　日本（běn）安川電機製作所推出的小型交流伺服電動機和驅（qū）動器，其中D係列適用於數控（kòng）機床（最高轉速為（wéi）1000r/min，力矩為0.25～2.8N.m），R係（xì）列適用於機器人（最高轉速為（wéi）3000r/min，力矩為0.016～0.16N.m）。之後又推出M、F、S、H、C、G 六個係列。20世紀（jì）90年代（dài）先後推出了新的D係列和R係列。由舊係列矩形波驅動的8051單（dān）片機控（kòng）製，改為正弦（xián）波（bō）驅動的80C、154CPU和門陣（zhèn）列芯片控製，力矩波動由24％降低到7％，並提高了可靠性。這樣，隻用了幾年時間形成了八個係列（功率範圍為0.05～6kW）較完整的體係（xì），滿足了（le）工作機械、搬運機構、焊接機（jī）械人、裝配機器人、電子部件、加工機械、印刷機、高（gāo）速卷繞機、繞線機等方麵的不（bú）同需求。
　　以生產機床數控裝置而（ér）著名的日本（běn）法那（nà）克（Fanuc）公司，在20世紀80年代中（zhōng）期也（yě）推出了S係（xì）列（13個規格）和L係列（5個規格）的永磁交流伺服電動機。其中L係列有較小的轉動慣量和機械時間常數（shù），適用於要求特（tè）別快速響應的位置伺服係統。
　　日本其他廠商，例如三菱電動（dòng）機（*****、HC-MFS、*****、HC-RFS和HC-UFS係（xì）列）、東（dōng）芝精機（SM係列）、大（dà）隈鐵工所（suǒ）（BL係列）、三洋電氣（qì）（BL係列）、立石電（diàn）機（S係列）等眾多廠商也進入了永磁交（jiāo）流伺服係統的競（jìng）爭行列（liè）。 ［/p］［p=30， 2， left］　　德國力士樂公司（Rexroth）的Indramat分部（bù）的MAC係（xì）列交（jiāo）流伺服電動機共有7個機座號92個規格。
　　德國西門（mén）子（zǐ）（Siemens）公司的（de）IFT5係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（gè）機（jī）座號98種規格。據稱該係列（liè）交流伺服電動機與（yǔ）相同輸出力矩的直流伺服電（diàn）動機IHU係列相比，重量隻有後者的1／2，配套（tào）的晶體管脈寬調製驅動器6SC61係列，最多的可供6個軸的電動（dòng）機（jī）控（kòng）製。
　　德國寶石（BOSCH）公司生產鐵氧（yǎng）體永磁的SD係列（17個規格）和（hé）稀土永磁的SE係列（8個規格）交流伺服電動機和（hé）Servodyn SM係列的驅動控製器。
　　美國著名的伺服裝置（zhì）生產公司Gettys曾一度作為Gould 電子公司一（yī）個分部（Motion Control Division），生產M600係列的交流伺服（fú）電動機和A600 係列的伺服驅動器，後合並到AEG，恢複（fù）Gettys名稱，並推出A700全數字化交（jiāo）流伺服係統（tǒng）。
　　美國（guó）AB（ALLEN-BRADLEY）公司驅動分部生產的1326型鐵氧體永磁交流伺服電動機和1391型交流PWM伺服控製器，電機包括3個機座號共30個規格。
　　I.D.（Industrial Drives）是美國著名的科爾摩根（gēn）（Kollmorgen）的工業驅動分部，曾生產BR-210、BR-310、BR-510 三個係列共41個規格的無刷伺服電動機和BDS3型伺服驅動器。自1989年起推出（chū）了全新係列設計（jì）的永磁交流伺（sì）服電動機（Goldline），包括B（小（xiǎo）慣量）、M（中慣量）和EB（防（fáng）爆型）三大類，有10、20、40、60、80五種機座號，每大類有42個規格（gé），全部采用釹鐵硼永磁材料，力矩範圍為（wéi）0.84～111.2N.m，功（gōng）率範圍為（wéi）0.54～15.7kW。配套驅動（dòng）器有BDS4（模擬型）、BDS5（數字型（xíng）、含位置控（kòng）製（zhì））和Smart Drive（數字型）三個係列，最大（dà）連續電流55A。Goldline係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，現合並到AEG，以生（shēng）產直流伺服電動機、直流力矩電動機和伺服放大器而聞名。生產BHT1100、2200、3300三種機（jī）座號共（gòng）17種規格的SmCo永磁交流伺服電動機和八種控製器。
　　法國Alsthom集團在巴黎的Parvex工廠生（shēng）產LC係列（長型）和GC係列（短型）交（jiāo）流伺服電動機共14個規格，並（bìng）生產AXODYN係列驅動器。
　　前蘇聯為數控機床和機（jī）器人伺服（fú）控製開發了兩個（gè）係列的交流（liú）伺（sì）服電動（dòng）機。其（qí）中ДBy係（xì）列（liè）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（gè）有兩種（zhǒng）繞組（zǔ）數（shù）據，共12個規格，連續力矩範圍為7～35N.m。2ДBy係列采用稀土永磁，6個（gè）機座號17個規格，力矩範圍為0.1～170N.m，配套的是3ДБ型控製器。
　　近年日本鬆下公司推出的全數字型MINAS係列交流伺服係統，其中（zhōng）永磁交流伺服電動機有MSMA係列小慣量型，功率從0.03～5kW，共18種（zhǒng）規格；中慣量型有MDMA、MGMA、MFMA三個係列，功率從0.75～4.5kW，共23種規格，MHMA係列大慣量電動機的功率範圍從0.5～5kW，有7種規格（gé）。
　　韓國三星公司近年開（kāi）發的全數字永磁交流伺服電動機及驅動係統，其中FAGA交流伺服電動機係列有CSM、CSMG、CSMZ、CSMD、CSMF、CSMS、CSMH、CSMN、CSMX多（duō）種型號，功率從15W～5kW。
　　現在常采用功率變（biàn）化率（Powerrate）這一綜合指標作為伺服電動機的品質因數，衡量對比各種（zhǒng）交直流伺服電動機和步（bù）進電動機的（de）動態響應性能。功率變化率表（biǎo）示電動機連續（額（é）定）力矩與轉子轉動慣量（liàng）之比（bǐ）。
　　按功率變化率進行（háng）計算分析可知，永磁交流伺（sì）服電動機技術指標以美國I.D 的Goldline係列為最佳，德國Siemens的IFT5係列（liè）次（cì）之。

　　什麽叫做“精密傳動微特電機”？
　　“精密傳動（dòng）微（wēi）特電機”能夠（gòu）在係統中快速（sù）而正確地執行頻（pín）繁變化的指令，帶動伺服機構完成指令所（suǒ）期望的工（gōng）作，大多能夠滿足以下（xià）要求：
　　1、 能頻繁啟動、停止、製動、反轉及低速運行，且（qiě）機械強度高、耐熱等級高、絕緣等級高。
　　2、 快速相應（yīng）能力好，轉矩（jǔ）較大，轉動慣量小，時間常數小。
　　3、 帶有驅動器和控製器（如伺服電機、步進電機），控（kòng）製性能良好。
　　4、 高可靠性，高精度（dù）。

圖文來源：工業機器（qì）人