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伺服电机

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伺服电机是一种旋转电机,可以精确控制角度位置、速度和加速度。它由一个合适的电机和一个位置反馈传感器组成。它还需要一个相对复杂的控制器,通常是专门为伺服电机设计的专用模块。

电刷式直流伺服电机

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电刷直流电机是最简单的伺服电机形式。电动机的结构式转子上有铜绕组,定子上有永磁体。转子上的绕组通电,形成旋转磁场,旋转磁场又使转子上的绕组旋转。为了使电机产生旋转磁场,转子电流必须切换到相邻的线圈或绕组。这是通过电刷刷上位于电机转子的整流段。当转子旋转时,不同的线圈通过电刷和整流段通电。通过在直流电机的尾轴加装编码器,如KCD绝对值Kit编码器,它可以用于一个伺服控制回路,称为直流伺服电机。

KCD绝对值Kit编码器

直流无刷伺服电机

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顾名思义,无刷直流电机、伺服电机没有任何电刷或整流段来调节电流通过绕组所产生的磁场。无刷直流电机的设计与直流伺服电机的设计基本相反,电机绕组位于定子,永磁体位于电机转子。这种设计的优势在于,取消了沉重的铜线转子,并由比它更轻的永磁体代替。这减少了电机转子的转动惯量,使得电机转子的加速和减速速度明显快于电刷直流电机。在运动控制的世界里,加速和减速电机的能力越快,性能就越好。

无刷直流电机的缺点是,它们需要霍尔效应传感器或带有“霍尔轨迹”的编码器产生某种形式的相位信号。这些信号反馈转子位置数据到电机驱动器,这样驱动器就可以调节通过定子绕组的电流从而调节旋转磁场的强度。随着高性能、低成本的磁性多圈绝对值编码器的出现,如POSITAL的KCD系列,驱动器正在从传统的“相位轨迹”转到使用绝对值编码器的位置信息来调节无刷电机的相位电流。利用绝对值编码器的反馈,编码器的位置信息可用于电机相位和伺服回路位置控制。