伺服電機(jī)是最高效、最精確的電機(jī)之一。它的扭矩慣性比很高。因此，它可以在其大小和質(zhì)量方面產(chǎn)生顯著的扭曲力。這一特性使其適用于需要快速變化速度和可靠定位的區(qū)域。伺服電機(jī)可以通過(guò)交流或直流電流提供各種尺寸和功率能力。通過(guò)使用稍微復(fù)雜的脈寬調(diào)制（PWM）信號(hào)，可以控制它們的速度和力。此外，許多伺服電機(jī)上通常都提供通信控制器和接口，這使得它們?cè)谂c復(fù)雜系統(tǒng)集成方面更加通用。這些電機(jī)有交流和直流伺服電機(jī)兩種類(lèi)型。

一、什么是直流伺服電機(jī)：

直流伺服電機(jī)是一種特殊類(lèi)型的伺服電機(jī)，能夠接收直流電源和位置、速度或加速度方面的輸出。這些電機(jī)用于電機(jī)啟動(dòng)和停止敏感且快速的應(yīng)用;這包括數(shù)控機(jī)器和計(jì)算機(jī)。

二、直流伺服電機(jī)的構(gòu)造和工作：

1．直流伺服電機(jī)組成及功能：

直流電動(dòng)機(jī)：核心電動(dòng)機(jī)是采用單獨(dú)勵(lì)磁的勵(lì)磁繞組的直流電動(dòng)機(jī)。根據(jù)勵(lì)磁方式，直流伺服電動(dòng)機(jī)可分為兩種類(lèi)型，即電樞控制電動(dòng)機(jī)和場(chǎng)控電動(dòng)機(jī)。

負(fù)載：負(fù)載可以像風(fēng)扇或耦合到電機(jī)機(jī)械軸的工業(yè)負(fù)載一樣簡(jiǎn)單。

變速箱：用作機(jī)械傳感器，用于修改電機(jī)的輸出信號(hào)（加速度、位置或速度）以適應(yīng)手頭的任務(wù)。

位置傳感器：通常，它是一個(gè)電位計(jì)，它通過(guò)齒輪系統(tǒng)產(chǎn)生與電機(jī)軸的角度相對(duì)應(yīng)的電壓來(lái)返回信息。

比較器：將參考信號(hào)與從位置傳感器獲得的信號(hào)進(jìn)行比較，以生成提供給放大器的誤差信號(hào)。

放大器：增加從比較器部分發(fā)出的誤差信號(hào)并將其提供給電機(jī)。

脈寬調(diào)制器（PWM）：補(bǔ)償提供給電機(jī)的反饋信號(hào)，以微調(diào)其輸入。

2．工作原理：

當(dāng)有輸入信號(hào)時(shí)，直流電機(jī)和齒輪的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。這種變化由位置傳感器捕獲，其中齒輪的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致其改變其電阻以產(chǎn)生電壓變化。該電壓作為其誤差信號(hào)提供給控制器，控制器產(chǎn)生PWM信號(hào)來(lái)控制電機(jī)的輸入。

三、直流伺服電機(jī)的傳遞函數(shù)：

對(duì)于直流伺服電機(jī)，傳遞函數(shù)是指輸出變量的拉普拉斯變換與輸入變量的比率。此功能定義了電機(jī)能夠以受控方式將電樞端子上表達(dá)的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的方式。與現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)相比，電樞控制的直流伺服電機(jī)通常具有更好的性能和更快的響應(yīng)速度。

規(guī)格：

軸速度：以RPM（每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)）表示，它是軸旋轉(zhuǎn)的速度。

端電壓：電機(jī)設(shè)計(jì)的標(biāo)稱(chēng)電壓，通過(guò)饋入電機(jī)的電源電壓來(lái)操縱電機(jī)的速度。

扭矩：電機(jī)產(chǎn)生的軸扭矩;它由啟動(dòng)扭矩（啟動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)所需的扭矩）和運(yùn)行扭矩（電機(jī)以穩(wěn)定方式連續(xù)運(yùn)行時(shí)的扭矩容量）組成。

四、交流伺服電機(jī)與直流伺服電機(jī)：

1．電源和操作：

交流伺服電機(jī)：采用交流電運(yùn)行，多用于生產(chǎn)需要高壓的設(shè)備。

直流伺服電機(jī)：使用直流電運(yùn)行，常見(jiàn)應(yīng)用用于低壓設(shè)備。

2．控制機(jī)制：

交流伺服電機(jī)：通過(guò)使用編碼器進(jìn)行位置反饋，可以控制電機(jī)的速度和位置。

直流伺服電機(jī)：由一個(gè)電位器組成，用于反饋以控制位置和速度。

3．速度和扭矩特性：

交流伺服電機(jī)：它能夠在變速下提供恒定扭矩，因此適用于需要與變速成正比的高扭矩的用途。

直流伺服電機(jī)：提供良好的速度控制并具有高啟動(dòng)扭矩，但缺點(diǎn)是在較高速度下導(dǎo)致低扭矩。

結(jié)論：

可以得出結(jié)論，直流伺服電機(jī)的使用存在于所有需要精確位置、速度或加速度控制的應(yīng)用中。因此，電機(jī)的結(jié)構(gòu)，包括電機(jī)、變速箱、位置傳感器、比較器和放大器等組件，使其能夠以高精度和最大速度工作。

常見(jiàn)問(wèn)題解答

問(wèn)題1：直流伺服電機(jī)的特點(diǎn)是什么？

答：直流伺服電機(jī)的特點(diǎn)是精確控制角位置、速度和加速度。它們通常具有獨(dú)立的勵(lì)磁繞組和電樞、電位計(jì)或編碼器等反饋機(jī)構(gòu)以及閉環(huán)控制系統(tǒng)。這些電機(jī)在低速時(shí)提供高扭矩，并表現(xiàn)出快速響應(yīng)時(shí)間。

問(wèn)題2：直流伺服電機(jī)有哪些優(yōu)點(diǎn)？

答：直流伺服電機(jī)具有高精度和響應(yīng)能力，非常適合需要精確定位的應(yīng)用。它們?cè)诘退贂r(shí)提供出色的扭矩性能，并且可以使用簡(jiǎn)單的電子電路輕松控制。此外，它們的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，維護(hù)更容易，運(yùn)營(yíng)成本更低。

問(wèn)題3：直流伺服電機(jī)的應(yīng)用有哪些？

答：直流伺服電機(jī)廣泛用于機(jī)器人、CNC機(jī)械和自動(dòng)化制造系統(tǒng)等應(yīng)用，在這些應(yīng)用中，精確的運(yùn)動(dòng)控制是必不可少的。它們還用于航空航天、軍事設(shè)備和相機(jī)自動(dòng)對(duì)焦機(jī)構(gòu)，在需要高精度和快速響應(yīng)的環(huán)境中提供可靠的性能。