伺服电机原理，一文带你了解其工作原理

右手螺旋法则（安培定律） - 电磁学
安培定律，又称右手螺旋定律，是表示电流与电流激发的磁场的磁力线方向之间关系的定律。通电直导线中的安培定律：右手握住通电的直导线，让拇指指向电流的方向，则四指的方向就是磁力线的环绕方向；通电螺线管中的安培定律：右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向相同，则拇指指向的一端为通电螺线管的N极。
弗莱明左手定则——磁力
在外部磁场中确定载流导线上的力方向的规则。也称为运动规则。左手平放，大拇指与其他4指垂直，掌心朝向N级， 4指为电流方向，大拇指为通电导线受力方向外磁场。
直流伺服电机结构
※SERVO来自拉丁文，原意为“从属” ，指通过闭环控制对机械系统的位置、扭矩、速度或加速度进行控制。上位控制器的电信号转换成电机轴上的角位移或角速度输出。
1.控制器：动作指令信号的输出设备。
2. 驱动器：接收控制命令并驱动电机的设备。
3. 伺服电机：驱动控制对象并检测其状态的设备。

文章插图
伺服电机的种类大致可分为以下三种：
1. 同步型：采用永磁同步电机，在停电时发电，制动方便。但由于工艺材料问题，电机容量有限。[转子：永磁体；定子：线圈]
2. 感应式：感应式电机与通用电机结构相似。结构牢固，高速时扭矩性能好，但电机容易发热，大部分容量（7.5KW以上）为此。形式。转子和定子都是线圈]
3. 直流型：直流伺服电机，存在碳刷运行产生灰尘和磨损的问题。[转子：线圈；定子：永磁体；换向器：磁刷]
※ 优点：1. 免维护。2. 优异的耐环境性。3. 良好的转矩特性，恒转矩。4. 可以在断电的情况下产生制动。5. 体积小，重量轻。6. 高效。
※ 缺点：1. AMP 比 DC 形状复杂。2. MOTOR 和 AMP 必须以 1:1 的比例一起使用。3. 永磁体有可能被退磁。
※ 优点：1.易于维护。2. 优异的耐环境性。3. 良好的高速转矩特性。4. 大容量生产效率高。5. 结构坚固。
※ 缺点：1. 机型容量小，效率低。2. AMP 比 DC 形状更复杂。3. 断电期间不能进行动态制动。4. 随温度影响特性。5. AMP 和 MOTOR 必须 1:1 使用。
※特点：1.伺服驱动器结构简单。2. 可以在断电时产生制动。3. 体积小，价格低。4. 效果很好。

文章插图
※ 缺点：1. 换向器外围需要定期维护。2. 碳刷磨损（碳粉），不能在需要保费的地方使用。3. 因整流器碳刷问题，高速时扭力差。4. 永磁体具有退磁的潜力。
伺服系统的最大特点：通过反馈信号的控制方式（指令值可以与目标值进行比较，从而大大减少了误差情况）。
什么是反馈信号：给控制对象下达指令后，它会正确跟踪并找出当前值，并随时反馈控制内容的偏差值。目标物体到达目的地后，反馈位置值等。
控制过程：检测机体位置，回路为闭环系统，称为全闭环。相反，检测电机轴端的回路系统称为半闭环。
整流部分：通过整流部分，将交流电源转换成直流电源，再经过电容滤波，产生稳定无脉动的直流电源。