伺服电机工作原理
1.伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到 1 个脉冲，就会旋转 1 个脉冲对应的角

度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对

应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少
脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，

可以达到 0.001mm。直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速

范围宽，控制容易，需要维护，但维护方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对

   

成本敏感的普通工业和民用场合。

无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动

平滑，力矩稳定。控制复杂，容易实现智能化，其电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机免

   

维护，效率很高，运行温度低，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。
2.交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围

大，可以做到很大的功率。大惯量，最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运

   

行的应用。
3.伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的 U/V/W 三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，

同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺

   

服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。

  

什么是伺服电机？有几种类型？工作特点是什么？
 答：伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴

上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现
象，转速随着转矩的增加而匀速下降。

  

请问交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上有什么区别？
 答：交流伺服要好一些，因为是正弦波控制，转矩脉动小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比较简单，便

   

   

宜。

永磁交流伺服电动机

20 世纪 80 年代以来，随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技

术的发展，永磁交流伺服驱动技术有了突出的发展，各国著名电气厂商相继推出各自的交流伺服电动机和伺
服驱动器系列产品并不断完善和更新。交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发展方向，使原来的

直流伺服面临被淘汰的危机。90 年代以后，世界各国已经商品化了的交流伺服系统是采用全数字控制的正

弦波电动机伺服驱动。交流伺服驱动装置在传动领域的发展日新月异。

   

永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比较，主要优点有：

⑴无电刷和换向器，因此工作可靠，对维护

   

   

   

和保养要求低。

⑵定子绕组散热比较方便。

⑶惯量小，易于提高系统的快速性。

⑷适应于高速

   

   

大力矩工作状态。

⑸同功率下有较小的体积和重量。

自从德国 MANNESMANN 的 Rexroth 公司的 Indramat 分部在 1978 年汉诺威贸易博览会上正式推出 MAC 永

磁交流伺服电动机和驱动系统，这标志着此种新一代交流伺服技术已进入实用化阶段。到 20 世纪 80 年代

中后期，各公司都已有完整的系列产品。整个伺服装置市场都转向了交流系统。早期的模拟系统在诸如零漂、
抗干扰、可靠性、精度和柔性等方面存在不足，尚不能完全满足运动控制的要求，近年来随着微处理器、新

型数字信号处理器（DSP）的应用，出现了数字控制系统，控制部分可完全由软件进行，分别称为 胧只 或

?

?

   

抟旌鲜綌、撊只 的永磁交流伺服系统。

到目前为止，高性能的电伺服系统大多采用永磁同步型交流伺

?

服电动机，控制驱动器多采用快速、准确定位的全数字位置伺服系统。典型生产厂家如德国西门子、美国科

   

尔摩根和日本松下及安川等公司。

日本安川电机制作所推出的小型交流伺服电动机和驱动器，其中 D 系

列适用于数控机床（最高转速为 1000r/min，力矩为 0.25～2.8N.m），R 系列适用于机器人（最高转速

为 3000r/min，力矩为 0.016～0.16N.m）。之后又推出 M、F、S、H、C、G 六个系列。20 世纪 90 年代

先后推出了新的 D 系列和 R 系列。由旧系列矩形波驱动、8051 单片机控制改为正弦波驱动、80C、154CPU

和门阵列芯片控制，力矩波动由 24％降低到 7％，并提高了可靠性。这样，只用了几年时间形成了八个系

列（功率范围为 0.05～6kW）较完整的体系，满足了工作机械、搬运机构、焊接机械人、装配机器人、电

   

子部件、加工机械、印刷机、高速卷绕机、绕线机等的不同需要。

以生产机床数控装置而著名的日本法

那克（Fanuc）公司，在 20 世纪 80

   

年代中

期也推出了 S 系列（13 个规格）和 L 系列（5 个规格）的永

磁交流伺服电动机。L

   

系列

有较小的转动惯量和机械时间常数，适用于要求特别快速响应的位置伺服系

   

统。

日本其他厂商，例如：三菱电动机（HC-KFS、HC-MFS、HC-SFS、HC-RFS 和 HC-UFS 系列）、东

芝精机（SM 系列）、大隈铁工所(BL 系列）、三洋电气（BL 系列）、立石电机（S 系列）等众多厂商也进

   

入了永磁交流伺服系统的竞争行列。

德国力士乐公司（Rexroth）的 Indramat 分部的 MAC 系列交流

伺服电动机共有 7 个机座号 92

   

个规格。

德国西门子（Siemens）公司的 IFT5 系列三相永磁交流伺服

电动机分为标准型和短型两大类，共 8 个机座号 98 种规格。据称该系列交流伺服电动机与相同输出力矩的

直流伺服电动机 IHU 系列相比，重量只有后者的 1／2，配套的晶体管脉宽调制驱动器 6SC61 系列，最多的

可供 6

   

个轴的电动机控制。

德国博世（BOSCH）公司生产铁氧体永磁的 SD 系列（17 个规格）和稀土永

磁的 SE 系列（8 个规格）交流伺服电动机和 Servodyn SM

   

系列的驱动控制器。

美国著名的伺服装置生

产公司 Gettys 曾一度作为 Gould 电子公司一个分部（Motion Control Division），生产 M600 系列

的交流伺服电动机和 A600 

   

系列的伺服

驱动器。后合并到 AEG，恢复了 Gettys 名称，推出 A700 全数

   

字化的交流伺服系统。

美国 A-B（ALLEN-BRADLEY）公司驱动分部生产 1326 型铁氧体永磁交流伺服电

动机和 1391 型交流 PWM 伺服控制器。电动机包括 3 个机座号共 30

   

个规格。

I.D.（Industrial 

Drives）是美国著名的科尔摩根（Kollmorgen）的工业驱动分部，曾生产 BR-210、BR-310、BR-510 

三个系列共 41 个规格的无刷伺服电动机和 BDS3 型伺服驱动器。自 1989 年起推出了全新系列设计的掺鹣盗