“伺(si)服(fu)(fu)”一詞源于希臘語“奴隸”的(de)意思(si)。“伺(si)服(fu)(fu)電機(ji)”可以理解為(wei)絕對服(fu)(fu)從控(kong)制信號(hao)指揮的(de)電機(ji)：在控(kong)制信號(hao)發出之(zhi)前，轉子(zi)(zi)靜止不動；當(dang)控(kong)制信號(hao)發出時，轉子(zi)(zi)立即(ji)轉動；當(dang)控(kong)制信號(hao)消(xiao)失(shi)時，轉子(zi)(zi)能即(ji)時停轉。
伺服電(dian)機是(shi)自動控制裝置中被用作執行(xing)元件(jian)的(de)微特電(dian)機，其功能是(shi)將電(dian)信號轉換成轉軸的(de)角位移(yi)或角速度。
伺服電機分為交流伺服和直流伺服兩大類
交流(liu)(liu)伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)(ji)的基本構造與交流(liu)(liu)感應(ying)電(dian)動機(ji)(ji)（異步電(dian)機(ji)(ji)）相似。在定(ding)子(zi)上有(you)兩個(ge)相空(kong)間(jian)位移90°電(dian)角度的勵(li)磁繞組Wf和控制(zhi)繞組WcoWf，接(jie)恒定(ding)交流(liu)(liu)電(dian)壓(ya)，利用(yong)施加到Wc上的交流(liu)(liu)電(dian)壓(ya)或相位的變(bian)化，達(da)到控制(zhi)電(dian)機(ji)(ji)運行的目的。交流(liu)(liu)伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)(ji)具有(you)運行穩定(ding)、可控性好(hao)、響應(ying)快(kuai)速(su)、靈敏度高(gao)以及機(ji)(ji)械特性和調(diao)節(jie)特性的非線性度指標嚴格（要求分別小(xiao)于10％～15％和小(xiao)于15％～25％）等特點。
直(zhi)流(liu)伺(si)服(fu)電(dian)(dian)機(ji)基本構造與一(yi)般直(zhi)流(liu)電(dian)(dian)動(dong)(dong)機(ji)相似。電(dian)(dian)機(ji)轉速n＝E／K1j＝（Ua－IaRa）／K1j，式(shi)中(zhong)E為(wei)電(dian)(dian)樞(shu)反電(dian)(dian)動(dong)(dong)勢，K為(wei)常數，j為(wei)每極磁通，Ua、Ia為(wei)電(dian)(dian)樞(shu)電(dian)(dian)壓(ya)和電(dian)(dian)樞(shu)電(dian)(dian)流(liu)，Ra為(wei)電(dian)(dian)樞(shu)電(dian)(dian)阻，改變Ua或改變φ，均可控制直(zhi)流(liu)伺(si)服(fu)電(dian)(dian)動(dong)(dong)機(ji)的(de)轉速，但一(yi)般采(cai)用控制電(dian)(dian)樞(shu)電(dian)(dian)壓(ya)的(de)方法，在永磁式(shi)直(zhi)流(liu)伺(si)服(fu)電(dian)(dian)動(dong)(dong)機(ji)中(zhong)，勵磁繞組(zu)被永久(jiu)磁鐵所取(qu)代，磁通φ恒定。直(zhi)流(liu)伺(si)服(fu)電(dian)(dian)動(dong)(dong)機(ji)具有良好的(de)線性(xing)調節特性(xing)及快速的(de)時間(jian)響應。
直流伺服電機的優點和缺點
優點：速(su)度控制(zhi)精確(que)，轉矩速(su)度特(te)性很(hen)硬(ying)，控制(zhi)原理簡單(dan)，使用方便，價(jia)格便宜。
缺點(dian)：電刷換(huan)向，速度限制，附加(jia)阻力，產(chan)生磨損(sun)微粒（無塵易爆環境不宜）
交流伺服電機的優點和缺點
優(you)點：速度(du)(du)控(kong)制(zhi)特性良好，在整個速度(du)(du)區(qu)內(nei)可實現平滑控(kong)制(zhi)，幾乎(hu)無振蕩(dang)，90%以上的高(gao)效率(lv)，發(fa)熱少，高(gao)速控(kong)制(zhi)，高(gao)精(jing)確度(du)(du)位置(zhi)控(kong)制(zhi)（取決于編碼器精(jing)度(du)(du)），額定(ding)運行(xing)區(qu)域內(nei)，可實現恒力矩，慣量(liang)低(di)，低(di)噪音，無電刷磨損，免維護（適用(yong)于無塵(chen)、易爆環(huan)境）
缺點(dian)：控(kong)制較(jiao)復雜，驅動器參數(shu)需要(yao)現(xian)場調(diao)整PID參數(shu)確(que)定，需要(yao)更多的連線。
直(zhi)流伺服電機分為有刷(shua)和無刷(shua)電機。
有刷電機成本低，結構簡單(dan)，啟動(dong)轉矩大，調速范圍(wei)寬，控制容易(yi)，需要維護(hu)，但(dan)維護(hu)方便（換碳刷），產生電磁干擾，對使用環境(jing)有要求，通常用于對成本敏感的(de)普通工業和民用場合。
無刷電機(ji)體積小(xiao)重量(liang)輕，出力大響應(ying)快(kuai)，速度(du)高慣量(liang)小(xiao)，力矩穩定轉動(dong)平滑，控制復雜，智(zhi)能化，電子換(huan)相方式靈活，可以方波或正弦波換(huan)相，電機(ji)免維護，高效(xiao)節(jie)能，電磁(ci)輻(fu)射小(xiao)，溫升低壽命長，適(shi)用于(yu)各種環境。
交流(liu)伺服電(dian)(dian)機(ji)也是(shi)無刷電(dian)(dian)機(ji)，分(fen)為同步和異(yi)步電(dian)(dian)機(ji)，目前運動控制(zhi)中一(yi)般都用同步電(dian)(dian)機(ji)，其功率(lv)范圍(wei)大(da)，功率(lv)可以做到很大(da)，大(da)慣(guan)量，最高(gao)轉速低(di)，轉速隨功率(lv)增大(da)而勻速下降，適用于低(di)速平(ping)穩運行場合
伺服電機(ji)內(nei)部的轉(zhuan)子(zi)(zi)是永磁鐵，驅(qu)動器(qi)控制U/V/W三(san)相電形成電磁場，轉(zhuan)子(zi)(zi)在此磁場的作(zuo)用下(xia)轉(zhuan)動，同時電機(ji)自帶的編碼(ma)器(qi)將反(fan)饋(kui)(kui)信號傳(chuan)給驅(qu)動器(qi)，對反(fan)饋(kui)(kui)值與目(mu)標值進行比較，從而調整轉(zhuan)子(zi)(zi)轉(zhuan)動的角度(du)，伺服電機(ji)的精度(du)決(jue)定于編碼(ma)器(qi)的精度(du)（線數(shu)）。
交(jiao)流伺(si)服電機(ji)和無(wu)刷直流伺(si)服電機(ji)在(zai)性能(neng)上有什(shen)么區別？
答：交流(liu)伺(si)服(fu)電機的性能要(yao)好一些，因為交流(liu)伺(si)服(fu)是正弦波(bo)控制，轉矩脈(mo)動小；而無刷直(zhi)流(liu)伺(si)服(fu)是梯形波(bo)控制。但無刷直(zhi)流(liu)伺(si)服(fu)實(shi)現(xian)控制比(bi)較簡單，便(bian)宜。
永磁交(jiao)(jiao)流(liu)(liu)伺(si)服(fu)(fu)(fu)驅(qu)動技術(shu)(shu)的(de)迅猛發展使(shi)直流(liu)(liu)伺(si)服(fu)(fu)(fu)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)面(mian)臨被淘汰的(de)危(wei)機［/p］［p=30， 2， left］20世紀80年代(dai)以(yi)來，隨著集成電(dian)路、電(dian)力電(dian)子技術(shu)(shu)和交(jiao)(jiao)流(liu)(liu)可變(bian)速驅(qu)動技術(shu)(shu)的(de)發展，永磁交(jiao)(jiao)流(liu)(liu)伺(si)服(fu)(fu)(fu)驅(qu)動技術(shu)(shu)有了突出(chu)的(de)發展，各(ge)國著名電(dian)氣廠(chang)商(shang)相繼不斷推出(chu)新的(de)交(jiao)(jiao)流(liu)(liu)伺(si)服(fu)(fu)(fu)電(dian)機和伺(si)服(fu)(fu)(fu)驅(qu)動器系(xi)(xi)(xi)列產品。交(jiao)(jiao)流(liu)(liu)伺(si)服(fu)(fu)(fu)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)已成為當代(dai)高性能伺(si)服(fu)(fu)(fu)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)主要發展方向，使(shi)直流(liu)(liu)伺(si)服(fu)(fu)(fu)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)面(mian)臨被淘汰的(de)危(wei)機。
永磁交流伺服電(dian)動(dong)機同(tong)直(zhi)流伺服電(dian)動(dong)機比較(jiao)，主(zhu)要優(you)點有(you)：
⑴無電(dian)刷和(he)換(huan)向器，運行(xing)更(geng)可(ke)靠，免維護*****。⑵定子繞(rao)組(zu)發熱(re)大大減少(shao)。 ⑶慣量小(xiao)，系統(tong)快速響應性好。 ⑷高速(su)大力矩工作(zuo)狀態好(hao)。 ⑸相同功率下體(ti)積小重量輕。
永磁交流伺服系統的興起和現狀
自從德國MANNESMANN的(de)Rexroth公司(si)的(de)Indramat分(fen)部在(zai)(zai)1978年(nian)(nian)*****貿易博覽會上正式推出MAC永磁交流(liu)伺(si)服電(dian)機(ji)驅(qu)動系(xi)統(tong)開始，標志(zhi)著(zhu)新一代交流(liu)伺(si)服技術已經成熟(shu)。到(dao)1980年(nian)(nian)代中后期(qi)，各(ge)大(da)公司(si)都已有了完整的(de)系(xi)列產品，整個伺(si)服裝置市場都轉向了交流(liu)系(xi)統(tong)。早期(qi)的(de)模擬系(xi)統(tong)在(zai)(zai)諸如零(ling)漂、抗干(gan)擾、可靠性、精(jing)度和(he)柔性等方面存在(zai)(zai)不足，尚不能完全滿足運動控(kong)(kong)制(zhi)的(de)要求，近年(nian)(nian)來隨著(zhu)微處(chu)理器、新型數字(zi)信號處(chu)理器（DSP）的(de)應用，出現(xian)了數字(zi)控(kong)(kong)制(zhi)系(xi)統(tong)，控(kong)(kong)制(zhi)部分(fen)可由軟件完成。到(dao)20世(shi)紀90年(nian)(nian)代以后，全數字(zi)正弦波控(kong)(kong)制(zhi)的(de)永磁交流(liu)伺(si)服電(dian)機(ji)驅(qu)動系(xi)統(tong)在(zai)(zai)傳(chuan)動領域中的(de)地位(wei)進一步上升。
目前高性能的電伺服(fu)(fu)系(xi)統大多(duo)采用(yong)永磁同(tong)步型交流伺服(fu)(fu)電動(dong)(dong)機，控制(zhi)驅(qu)動(dong)(dong)器(qi)多(duo)采用(yong)快速、準(zhun)確定位的全(quan)數字位置(zhi)伺服(fu)(fu)系(xi)統。典型生產(chan)廠(chang)家(jia)如德國西門(men)子、美(mei)國科爾摩根和日本松下及安川等公(gong)司。
永磁交流伺服系統各主要生產商概況
日本(ben)安川(chuan)電機(ji)(ji)制作(zuo)所推出(chu)(chu)的(de)小型(xing)交(jiao)流伺服電動(dong)機(ji)(ji)和驅動(dong)器(qi)，其中D系(xi)(xi)列(lie)(lie)適用于(yu)數控機(ji)(ji)床（最(zui)高轉(zhuan)速為1000r/min，力矩(ju)為0.25～2.8N.m），R系(xi)(xi)列(lie)(lie)適用于(yu)機(ji)(ji)器(qi)人（最(zui)高轉(zhuan)速為3000r/min，力矩(ju)為0.016～0.16N.m）。之后(hou)又推出(chu)(chu)M、F、S、H、C、G 六個(ge)系(xi)(xi)列(lie)(lie)。20世紀90年(nian)代先后(hou)推出(chu)(chu)了(le)(le)新的(de)D系(xi)(xi)列(lie)(lie)和R系(xi)(xi)列(lie)(lie)。由(you)舊系(xi)(xi)列(lie)(lie)矩(ju)形波驅動(dong)的(de)8051單片機(ji)(ji)控制，改為正弦(xian)波驅動(dong)的(de)80C、154CPU和門陣列(lie)(lie)芯片控制，力矩(ju)波動(dong)由(you)24％降低到7％，并提高了(le)(le)可靠性(xing)。這樣(yang)，只用了(le)(le)幾年(nian)時間形成了(le)(le)八個(ge)系(xi)(xi)列(lie)(lie)（功率范圍為0.05～6kW）較完(wan)整的(de)體系(xi)(xi)，滿足了(le)(le)工(gong)(gong)作(zuo)機(ji)(ji)械(xie)、搬運機(ji)(ji)構(gou)、焊接機(ji)(ji)械(xie)人、裝配機(ji)(ji)器(qi)人、電子部件、加工(gong)(gong)機(ji)(ji)械(xie)、印刷機(ji)(ji)、高速卷(juan)繞機(ji)(ji)、繞線機(ji)(ji)等方面的(de)不(bu)同需求(qiu)。
以生產(chan)機(ji)床數控裝(zhuang)置而著名的日本法那克（Fanuc）公(gong)司(si)，在20世紀80年代中期也推出(chu)了S系列(lie)（13個規格）和(he)L系列(lie)（5個規格）的永磁交(jiao)流伺服電(dian)動機(ji)。其中L系列(lie)有較小的轉動慣量和(he)機(ji)械時間常數，適用于(yu)要求(qiu)特別快速響應的位置伺服系統。
日本其他(ta)廠商，例如三菱電動(dong)(dong)機（*****、HC-MFS、*****、HC-RFS和HC-UFS系列(lie)(lie)(lie)）、東芝精機（SM系列(lie)(lie)(lie)）、大隈鐵工(gong)所（BL系列(lie)(lie)(lie)）、三洋(yang)電氣（BL系列(lie)(lie)(lie)）、立石電機（S系列(lie)(lie)(lie)）等眾多廠商也(ye)進(jin)入了永磁交(jiao)流伺(si)服系統的(de)競(jing)爭行列(lie)(lie)(lie)。 ［/p］［p=30， 2， left］ 德(de)國(guo)力(li)士樂公司（Rexroth）的(de)Indramat分(fen)部的(de)MAC系列(lie)(lie)(lie)交(jiao)流伺(si)服電動(dong)(dong)機共有(you)7個機座號92個規格(ge)。
德國西(xi)門子(zi)（Siemens）公司的(de)IFT5系列(lie)三相(xiang)永磁交流伺(si)服電(dian)動(dong)(dong)機分為(wei)標準型和短型兩大類，共8個機座號98種規格。據稱該(gai)系列(lie)交流伺(si)服電(dian)動(dong)(dong)機與相(xiang)同輸出力矩的(de)直流伺(si)服電(dian)動(dong)(dong)機IHU系列(lie)相(xiang)比，重量(liang)只有(you)后者的(de)1／2，配(pei)套的(de)晶(jing)體(ti)管(guan)脈寬調制驅(qu)動(dong)(dong)器6SC61系列(lie)，最多(duo)的(de)可供6個軸的(de)電(dian)動(dong)(dong)機控制。
德國寶石（BOSCH）公司生(sheng)產鐵氧體永磁(ci)的(de)SD系列（17個(ge)規(gui)格）和稀土(tu)永磁(ci)的(de)SE系列（8個(ge)規(gui)格）交流伺服電動機和Servodyn SM系列的(de)驅動控制器(qi)。
美國著(zhu)名(ming)的(de)伺(si)服裝置生(sheng)產公(gong)司Gettys曾一度(du)作為(wei)Gould 電(dian)子(zi)公(gong)司一個分部（Motion Control Division），生(sheng)產M600系(xi)列的(de)交流伺(si)服電(dian)動機和A600 系(xi)列的(de)伺(si)服驅動器，后合(he)并(bing)到AEG，恢復Gettys名(ming)稱，并(bing)推(tui)出(chu)A700全(quan)數字(zi)化(hua)交流伺(si)服系(xi)統。
美國(guo)AB（ALLEN-BRADLEY）公(gong)司驅動分部生產的1326型鐵氧體永磁交流伺服(fu)電動機(ji)和1391型交流PWM伺服(fu)控(kong)制(zhi)器，電機(ji)包括3個(ge)機(ji)座號(hao)共(gong)30個(ge)規格。
I.D.（Industrial Drives）是(shi)美國著名(ming)的科爾摩根（Kollmorgen）的工業(ye)驅(qu)動(dong)分部，曾生產BR-210、BR-310、BR-510 三(san)個系(xi)列(lie)共41個規格(ge)的無刷伺(si)(si)(si)服電(dian)動(dong)機(ji)和BDS3型伺(si)(si)(si)服驅(qu)動(dong)器(qi)(qi)。自1989年起(qi)推出了全新系(xi)列(lie)設計的永(yong)(yong)磁(ci)交流伺(si)(si)(si)服電(dian)動(dong)機(ji)（Goldline），包括B（小慣量）、M（中(zhong)慣量）和EB（防爆型）三(san)大類，有(you)(you)10、20、40、60、80五種機(ji)座號，每大類有(you)(you)42個規格(ge)，全部采用釹鐵硼永(yong)(yong)磁(ci)材料，力矩范(fan)(fan)圍(wei)為(wei)(wei)0.84～111.2N.m，功率范(fan)(fan)圍(wei)為(wei)(wei)0.54～15.7kW。配套驅(qu)動(dong)器(qi)(qi)有(you)(you)BDS4（模擬(ni)型）、BDS5（數(shu)字(zi)型、含位置控制）和Smart Drive（數(shu)字(zi)型）三(san)個系(xi)列(lie)，最(zui)大連續電(dian)流55A。Goldline系(xi)列(lie)代表了當(dang)代永(yong)(yong)磁(ci)交流伺(si)(si)(si)服技術(shu)最(zui)新水平。
愛爾蘭的(de)Inland原為Kollmorgen在國外的(de)一個分部，現合并到AEG，以生產直(zhi)流(liu)伺(si)服(fu)電動機(ji)、直(zhi)流(liu)力矩電動機(ji)和伺(si)服(fu)放大器而聞名。生產BHT1100、2200、3300三種(zhong)機(ji)座號(hao)共17種(zhong)規格的(de)SmCo永磁(ci)交流(liu)伺(si)服(fu)電動機(ji)和八(ba)種(zhong)控(kong)制器。
法國Alsthom集團在(zai)巴黎的(de)Parvex工(gong)廠生產LC系(xi)列（長型(xing)）和GC系(xi)列（短型(xing)）交流伺服電動(dong)機共14個規格，并(bing)生產AXODYN系(xi)列驅動(dong)器。
前(qian)蘇聯為數(shu)控機(ji)床和機(ji)器人伺服控制(zhi)開發了(le)兩(liang)個系列的交流伺服電(dian)動機(ji)。其(qi)中ДBy系列采用鐵氧體永磁(ci)，有兩(liang)個機(ji)座(zuo)號(hao)，每(mei)個機(ji)座(zuo)號(hao)有3種鐵心長度(du)，各(ge)有兩(liang)種繞組(zu)數(shu)據，共12個規(gui)(gui)格，連續力(li)(li)矩(ju)范圍(wei)為7～35N.m。2ДBy系列采用稀土永磁(ci)，6個機(ji)座(zuo)號(hao)17個規(gui)(gui)格，力(li)(li)矩(ju)范圍(wei)為0.1～170N.m，配套的是3ДБ型控制(zhi)器。
近年(nian)日本松下公司(si)推(tui)出的全數字(zi)型(xing)MINAS系(xi)列交流(liu)伺(si)服系(xi)統，其(qi)中永磁交流(liu)伺(si)服電動(dong)機(ji)有MSMA系(xi)列小慣(guan)量型(xing)，功率(lv)從(cong)0.03～5kW，共18種(zhong)規(gui)格(ge)(ge)(ge)；中慣(guan)量型(xing)有MDMA、MGMA、MFMA三個(ge)系(xi)列，功率(lv)從(cong)0.75～4.5kW，共23種(zhong)規(gui)格(ge)(ge)(ge)，MHMA系(xi)列大慣(guan)量電動(dong)機(ji)的功率(lv)范(fan)圍從(cong)0.5～5kW，有7種(zhong)規(gui)格(ge)(ge)(ge)。
韓國三星公司近(jin)年開發(fa)的全數字永(yong)磁交(jiao)流(liu)伺服(fu)電動機(ji)及驅動系(xi)統，其中FAGA交(jiao)流(liu)伺服(fu)電動機(ji)系(xi)列有CSM、CSMG、CSMZ、CSMD、CSMF、CSMS、CSMH、CSMN、CSMX多種型號，功率從(cong)15W～5kW。
現在常采(cai)用功率變(bian)化率（Powerrate）這一(yi)綜合(he)指(zhi)標作為伺服電(dian)動(dong)(dong)機的品質因數，衡量對比各種交直(zhi)流伺服電(dian)動(dong)(dong)機和步(bu)進電(dian)動(dong)(dong)機的動(dong)(dong)態響應性能。功率變(bian)化率表示電(dian)動(dong)(dong)機連續(xu)（額定）力矩與轉(zhuan)子(zi)轉(zhuan)動(dong)(dong)慣量之(zhi)比。
按功率(lv)變化率(lv)進行計算分析可知，永磁(ci)交流伺服電(dian)動機技術指標以(yi)美國I.D 的Goldline系列(lie)(lie)為最佳，德國Siemens的IFT5系列(lie)(lie)次之。
什么叫做“精密傳動微特電機”？
“精密傳動微特電機(ji)”能夠在系統中快速而(er)正(zheng)確地執行(xing)頻繁變化的指(zhi)令(ling)，帶動伺服機(ji)構(gou)完成指(zhi)令(ling)所(suo)期望的工作(zuo)，大多能夠滿(man)足以(yi)下要(yao)求：
1、 能(neng)頻繁啟(qi)動、停(ting)止(zhi)、制動、反轉(zhuan)及低速運行，且機械強度高、耐熱等(deng)級(ji)高、絕緣等(deng)級(ji)高。
2、 快速相(xiang)應能(neng)力(li)好，轉(zhuan)矩較(jiao)大，轉(zhuan)動慣量小(xiao)，時間常數小(xiao)。
3、 帶(dai)有(you)驅動器和控制器（如伺服(fu)電(dian)機、步(bu)進電(dian)機），控制性(xing)能良好(hao)。4、 高(gao)可靠性(xing)，高(gao)精度。
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