伺服電機：是在伺服系統中控制機械元件運轉的發動機，是一種補助馬達間接變速裝置。伺服電機是可以連續旋轉的電－機械轉換器。
作為液壓閥控制器的伺服電機，屬於功率很小的微特電機，以永磁式直流伺服電機和並激式直流伺服電機最為常用。
伺服電機的種類與區別
伺服電機的作用：伺服電機可使控制速度，位置精度非常準確。
伺服電機的分類：直流伺服電機和交流伺服電機。
直流伺服電機的輸出轉速與輸入電壓成正比，並能實現正反向速度控制。具有起動轉矩大，調速範圍寬，機械特性和調節特性的線性度好，控制方便等優點，但換向電刷的磨損和易產生火花會影響其使用壽命。近年來出現的無刷直流伺服電機避免了電刷摩擦和換向干擾，因此靈敏度高，死區小，雜訊低，壽命長，對周圍電子裝置干擾小。
直流伺服電機的輸出轉速/輸入電壓的傳遞函式可近似視為一階遲後環節，其機電時間常數一般大約在十幾毫秒到幾十毫秒之間。而某些低慣量直流伺服電機（如空心杯轉子型、印刷繞組型、無槽型）的時間常數僅為幾毫秒到二十毫秒。
小功率規格的直流伺服電機的額定轉速在3000r/min以上，甚至大於10000r/min。因此作為液壓閥的控制器需配用高速比的減速器。而直流力矩伺服電機（即低速直流伺服電機）可在幾十轉/分的低速下，甚至在長期堵轉的條件下工作，故可直接驅動被控制項而不需減速
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，調速範圍寬，控制容易，需要維護，但維護方便（換碳刷），產生電磁干擾，對環境有要求。因此它可以用於對成本敏感的普通工業和民用場合。
無刷電機體積小，重量輕，出力大，響應快，速度高，慣量小，轉動平滑，力矩穩定。控制複雜，容易實現智慧型化，其電子換相方式靈活，可以方波換相或正弦波換相。電機免維護，效率很高，執行溫度低，電磁輻射很小，長壽命，可用於各種環境。
交流伺服電機也是無刷電機，分為同步和非同步電機，目前運動控制中一般都用同步電機，它的功率範圍大，可以做到很大的功率。大慣量，最高轉動速度低，且隨著功率增大而快速降低。因而適合做低速平穩執行的應用。
交流伺服電機的工作原理
伺服電機內部的轉子是永磁鐵，驅動器控制的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反饋訊號給驅動器，驅動器根據反饋值與目標值進行比較，調整轉子轉動的角度。伺服電機的精度決定於編碼器的精度（線數）。
交流伺服電機和無刷直流伺服電機在功能上有什麼區別？
交流伺服要好一些，因為是正弦波控制，轉矩脈動小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比較簡單，便宜。
永磁交流伺服電動機
20世紀80年代以來，隨著積體電路、電力電子技術和交流可變速驅動技術的發展，永磁交流伺服驅動技術有了突出的發展，各國著名電氣廠商相繼推出各自的交流伺服電動機和伺服驅動器系列產品並不斷完善和更新。交流伺服系統已成為當代高效能伺服系統的主要發展方向，使原來的直流伺服面臨被淘汰的危機。90年代以後，世界各國已經商品化了的交流伺服系統是採用全數字控制的正弦波電動機伺服驅動。
交流伺服驅動裝置在傳動領域的發展日新月異。永磁交流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，因此工作可靠，對維護和保養要求低。
⑵定子繞組散熱比較方便。
⑶慣量小，易於提高系統的快速性。
⑷適應於高速大力矩工作狀態。
⑸同功率下有較小的體積和重量。
1、什麼是步進電機？
步進電機的種類、結構及工作原理
2009-2-5**：閱讀： 3651次我要收藏
步進式伺服驅動系統是典型的開環控制系統。在此系統中，執行元件是步進電機。它受驅動控制線路的控制，將代表進給脈衝的電平訊號直接變換為具有一定方向、大小和速度的機械轉角位移，並通過齒輪和絲槓帶動工作台移動。
由於該系統沒有反饋檢測環節，它的精度較差，速度也受到步進電機效能的限制。但它的結構和控制簡單、容易調整，故在速度和精度要求不太高的場合具有一定的使用價值。
1.步進電機的種類
步進電機的分類方式很多，常見的分類方式有按產生力矩的原理、按輸出力矩的大小以及按定子和轉子的數量進行分類等。根據不同的分類方式，可將步進電機分為多種型別，如表5-1所示。
表5-1 步進電機的分類
2.步進電機的結構
目前，我國使用的步進電機多為反應式步進電機。在反應式步進電機中，有軸向分相和徑向分相兩種，如表5--1所述。
圖5--2是一典型的單定子、徑向分相、反應式伺服步進電機的結構原理圖。它與普通電機一樣，分為定子和轉子兩部分，其中定子又分為定子鐵心和定子繞組。定子鐵心由電工鋼片疊壓而成，其形狀如圖中所示。
定子繞組是繞置在定子鐵心6個均勻分布的齒上的線圈，在直徑方向上相對的兩個齒上的線圈串聯在一起，構成一相控制繞組。圖5--2所示的步進電機可構成三相控制繞組，故也稱三相步進電機。若任一相繞組通電，便形成一組定子磁極，其方向即圖中所示的ns極。
在定子的每個磁極上，即定子鐵心上的每個齒上又開了5個小齒，齒槽等寬，齒間夾角為9°，轉子上沒有繞組，只有均勻分布的40個小齒，齒槽也是等寬的，齒間夾角也是9°，與磁極上的小齒一致。此外，三相定子磁極上的小齒在空間位置上依次錯開1/3齒距，如圖5--3所示。當a相磁極上的小齒與轉子上的小齒對齊時，b相磁極上的齒剛好超前(或滯後)轉子齒1/3齒距角，c相磁極齒超前(或滯後)轉子齒2/3齒距角。
圖5-2 單定子徑向分相反應式伺服步進電機結構原理圖
圖5-3 步進電機的齒距
圖5--4是乙個五定子、軸向分相、反應式伺服步進電機的結構原理圖。從圖中可以看出，步進電機的定子和轉子在軸向分為五段，每一段都形成獨立的一相定子鐵心、定子繞組和轉子，圖5--5所示的是其中的一段。各段定子鐵心形如內齒輪，由矽鋼片疊成。
轉子形如外齒輪，也由矽鋼片製成。各段定子上的齒在圓周方向均勻分布，彼此之間錯開1/5齒距，其轉子齒彼此不錯位。當設定在定子鐵心環形槽內的定子繞組通電時，形成一相環形繞組，構成圖中所示的磁力線。
除上面介紹的兩種形式的反應式步進電機之外，常見的步進電機還有永磁式步進電機和永磁反應式步進電機，它們的結構雖不相同，但工作原理相同。
3.步進電機的工作原理
步進電機的工作原理實際上是電磁鐵的作用原理。圖5--6是一種最簡單的反應式步進電機，下面以它為例來說明步進電機的工作原理。
圖5--6(a)中，當a相繞組通以直流電流時，根據電磁學原理，便會在aa方向上產生一磁場，在磁場電磁力的作用下，吸引轉子，使轉子的齒與定子aa磁極上的齒對齊。若a相斷電，b相通電，這時新的磁場其電磁力又吸引轉子的兩極與bb磁極齒對齊，轉子沿順時針轉過60°。通常，步進電機繞組的通斷電狀態每改變一次，其轉子轉過的角度α稱為步距角。
因此，圖5--6(a)所示步進電機的步距角α等於60°。如果控制線路不停地按a→b→c→a…的順序控制步進電機繞組的通斷電，步進電機的轉子便不停地順時針轉動。若通電順序改為a→c→b→a…，同理，步進電機的轉子將逆時針不停地轉動。
圖5-4 五定子徑向分相反應式伺服步進電機結構原理圖
圖5-5 一段定子、轉子及磁迴路
上面所述的這種通電方式稱為三相三拍。還有一種三相六拍的通電方式，它的通電順序是：順時針為a → ab → b → bc → c → ca → a … ；逆時針為a → ac → c→ cb → b → ba →a…。
若以三相六拍通電方式工作，當a相通電轉為a和b同時通電時，轉子的磁極將同時受到a相繞組產生的磁場和b相繞組產生的磁場的共同吸引，轉子的磁極只好停在a和b兩相磁極之間，這時它的步距角α等於30°。當由a和b兩相同時通電轉為b相通電時，轉子磁極再沿順時針旋轉30°，與b相磁極對齊。其餘依此類推。
採用三相六拍通電方式，可使步距角α縮小一半。
圖5-6 步進電機工作原理圖
圖5--6(b)中的步進電機，定子仍是a ，b ，c三相，每相兩極，但轉子不是兩個磁極而是四個。當a相通電時，是1和3極與a相的兩極對齊，很明顯，當a相斷電、b相通電時，2和4極將與b相兩極對齊。這樣，在三相三拍的通電方式中，步距角α等於30°，在三相六拍通電方式中，步距角α則為15°。
綜上所述，可以得到如下結論：
(1) 步進電機定子繞組的通電狀態每改變一次，它的轉子便轉過乙個確定的角度，即步進電機的步距角α；
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