“伺服”一詞源於希臘語“奴隸”的意思。“伺服電機”可以理（lǐ）解（jiě）為絕對服從控製信號指（zhǐ）揮的電機：在控製信號發出之（zhī）前，轉子靜止不動；當控製信號發出時，轉子立即轉（zhuǎn）動；當控製信號（hào）消失時（shí），轉（zhuǎn）子能即時停轉。
　　伺服電機是自動控製裝置中被（bèi）用作執行元件的微特電機，其功能是將電（diàn）信（xìn）號轉換（huàn）成轉軸的角位（wèi）移或角速度。
　　伺服（fú）電機分為交流伺（sì）服和直流伺服兩大類
　　交流伺服電機（jī）的基本構造與交流感應電動機（異步電機）相似。在定（dìng）子上有兩個相空間位移90°電角（jiǎo）度的勵磁繞組Wf和控製繞組WcoWf，接恒定交流（liú）電壓，利用施加到Wc上的交流電壓或相位的變化，達到控製電（diàn）機運行的目的。交流伺服電機具有（yǒu）運行穩（wěn）定、可（kě）控性好、響應快速、靈（líng）敏度高以及機械特性和調節特性的非（fēi）線（xiàn）性度指標嚴格（要求分別小於10％～15％和小於15％～25％）等特點。

直流伺服（fú）電機基本（běn）構造與一般直流電動機相（xiàng）似。電機轉速n＝E／K1j＝（Ua－IaRa）／K1j，式（shì）中（zhōng）E為電（diàn）樞反（fǎn）電動勢（shì），K為常數，j為（wéi）每（měi）極磁通，Ua、Ia為電樞電壓和電樞電流，Ra為電樞電阻，改變Ua或改變φ，均可控製直流伺服電動機的轉速，但一般采用控製電樞電壓的方（fāng）法，在永磁式直流（liú）伺服電動機（jī）中，勵磁繞組被永久磁鐵所取（qǔ）代，磁（cí）通（tōng）φ恒定。直流伺服電動（dòng）機具有良好的線（xiàn）性調節特性及快速的時間響應。

直流伺服電機的優點和缺點（diǎn）

優點：速度控製精確（què），轉矩速度特性很硬（yìng），控製原理簡單，使用方便，價格（gé）便宜。
　　缺點：電刷換向，速度限製，附加阻力，產生磨損微粒（無（wú）塵易（yì）爆（bào）環（huán）境不宜）
　　交流伺服電機（jī）的優點和缺點
　　優點：速度控製特性（xìng）良好，在整個速度區（qū）內可實（shí）現平滑控製，幾乎無振蕩，90%以上的高效率，發熱少，高速控（kòng）製，高精確度（dù）位（wèi）置控製（取決於編碼器精（jīng）度），額定運行區域（yù）內，可實現恒力矩，慣量低，低噪音，無電刷磨（mó）損（sǔn），免維護（適（shì）用（yòng）於無塵、易（yì）爆環境）

缺點：控製較複雜（zá），驅動器參數需要現場調整（zhěng）PID參數確定，需要更多的連線。

直流伺服電機分為有刷和（hé）無刷電機。
　　有刷電機成本低（dī），結構簡單，啟動轉矩（jǔ）大（dà），調速範圍寬，控製容易，需要維護（hù），但維護方便（換碳刷），產生電（diàn）磁幹擾，對使用（yòng）環境有要求，通常用於對成本敏感的普通工業和民用（yòng）場合。
　　無刷電（diàn）機體積小重（chóng）量輕，出力大響應快，速度高慣量小，力（lì）矩穩定轉動平滑，控製複雜，智能化，電子換（huàn）相方式靈活（huó），可以（yǐ）方波或正（zhèng）弦波換相，電機免維護，高（gāo）效節能，電磁輻射（shè）小，溫升低壽（shòu）命長，適用於各（gè）種環境。
　　交流伺服電機也是無（wú）刷電機，分為同步和異（yì）步電機，目前運動控製中一般（bān）都（dōu）用同（tóng）步電（diàn）機，其功率範（fàn）圍大，功率可以做到很大，大（dà）慣（guàn）量，最高轉（zhuǎn）速（sù）低，轉速隨（suí）功率增（zēng）大而勻（yún）速下降，適用於低速平穩運行場合
　　伺服電機內部的（de）轉子是永磁鐵，驅動器控製U/V/W三相（xiàng）電形成（chéng）電磁場，轉子在此（cǐ）磁場的作用下轉動，同時（shí）電機自帶的編碼器將反饋信號傳給驅動器，對反饋值與目標值進（jìn）行比較，從而調整轉（zhuǎn）子轉動的（de）角度，伺服電機的精度決定於編碼器的精度（線（xiàn）數）。

交流伺服電（diàn）機和無刷直流伺服電（diàn）機在性能上有什麽（me）區別？
　　答：交流伺服電機的性能（néng）要好一些，因為交流伺服是正弦波控製，轉矩脈動小；而無刷直流伺服是梯形波控製。但無刷直流伺服（fú）實現控製比較簡單，便宜。
　　永（yǒng）磁交流伺服驅動技術的迅猛發展（zhǎn）使直流伺（sì）服係統麵臨被淘汰的危機［/p］［p=30， 2， left］20世紀80年（nián）代以（yǐ）來，隨著（zhe）集成電路、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（tū）出的發展，各國著名電氣廠商相（xiàng）繼不斷推出新的交流伺服電機（jī）和伺服驅動（dòng）器（qì）係列產品。交流伺服係統已成為當代高性能伺服係統的主（zhǔ）要發展方（fāng）向，使（shǐ）直流伺服係統麵臨被淘汰的危機。
　　永磁交流伺（sì）服電動機同直（zhí）流伺服電動機比較，主要優點有：
　　⑴無電刷和（hé）換向器，運行更可靠，免維護*****。
　　⑵定子繞組發熱大大減少。
　　⑶慣量小，係統快速響應性好（hǎo）。
　　⑷高速大力矩工作狀（zhuàng）態好。
　　⑸相同功率下體積小重（chóng）量輕。

　　永磁交流伺服係統的興起和現狀
　　自從德國MANNESMANN的Rexroth公司的Indramat分部在1978年*****貿易博覽會上正式推出（chū）MAC永（yǒng）磁交流伺服電機驅動係統開始，標誌著新一代交（jiāo）流伺服（fú）技術已經成熟。到1980年代中後期，各大公司都已有了完（wán）整的係列產品（pǐn），整個伺服裝置（zhì）市場都轉向了交流係統。早（zǎo）期的模擬（nǐ）係統在諸如零漂、抗幹擾、可靠性（xìng）、精度（dù）和柔性等方麵存在不足，尚不能完全滿足運動控製的（de）要求，近年來隨著微（wēi）處理器、新（xīn）型數字信號處理器（DSP）的應用，出現了數（shù）字控製係統，控製（zhì）部分可由軟件完成。到20世紀90年代以後（hòu），全數字（zì）正弦波（bō）控製的永磁交流伺服電機驅動係統在傳動領域（yù）中的（de）地位進一步上升。
　　目（mù）前高性能的電伺服係統大多采用永磁同步（bù）型交流伺服電動機，控製驅動器多采（cǎi）用快速、準確定位的（de）全數字位置伺服係統。典型生產廠家如（rú）德國西門子、美國科爾摩根和日本鬆下及安川等公司。

　　永磁交流伺服係統各主要生產商概（gài）況
　　日本安川電機製作所推出的小型交（jiāo）流伺服電動機和驅動器，其中D係列適用於數控機床（最高轉速為1000r/min，力矩為0.25～2.8N.m），R係列適用於機器人（最高轉速為3000r/min，力矩為0.016～0.16N.m）。之（zhī）後又推出（chū）M、F、S、H、C、G 六個係列。20世紀90年（nián）代先後推出了新的D係（xì）列和R係列。由舊係列矩形波驅動的8051單（dān）片（piàn）機控製，改為（wéi）正弦波（bō）驅動的80C、154CPU和門陣列芯片控製，力矩波動由24％降低到7％，並提高了可靠性。這樣，隻用了幾年（nián）時間形成了八個係列（功率（lǜ）範圍為0.05～6kW）較完整的體係，滿足了工作機械（xiè）、搬運機構、焊（hàn）接機械人、裝配機器（qì）人、電子部（bù）件（jiàn）、加工機械、印刷機、高（gāo）速卷繞機、繞線（xiàn）機等方麵（miàn）的不（bú）同需求。
　　以生（shēng）產機床數控裝置而著名的（de）日本法那克（Fanuc）公司，在20世紀80年代中期也推出了S係列（13個規格）和L係列（5個規格）的永磁交流伺服電動機。其中L係列有較小的轉動慣量和機（jī）械時間常數，適用（yòng）於要求特別快速響應的位置伺服係統。
　　日本其他廠商，例如三菱電動機（*****、HC-MFS、*****、HC-RFS和HC-UFS係列（liè））、東芝精（jīng）機（SM係列）、大隈鐵工所（BL係列）、三洋電氣（BL係列）、立石電機（S係列）等眾多廠商也進入了（le）永磁交流伺服係統的競爭（zhēng）行列。 ［/p］［p=30， 2， left］　　德國力士樂公司（Rexroth）的Indramat分部的（de）MAC係列交流伺服（fú）電動機共有7個機座號92個規格。
　　德國西（xī）門子（Siemens）公司的IFT5係列三相永磁交流伺服電動機分為標準型和短型兩大類，共8個機座號98種規格。據稱該係列交流伺服電動機與（yǔ）相同（tóng）輸出力矩的直流（liú）伺（sì）服電動機IHU係列相比，重量隻有後者的1／2，配套的晶體管脈寬調製驅動器6SC61係列，最多的可（kě）供6個軸的電動機控製。
　　德國寶石（BOSCH）公（gōng）司生產鐵氧體永磁的SD係列（17個規（guī）格）和稀土永磁的SE係列（8個規格）交流伺（sì）服電（diàn）動機和Servodyn SM係（xì）列的驅動控（kòng）製器。
　　美國著名的伺服（fú）裝置生產（chǎn）公司Gettys曾一度作為Gould 電子公（gōng）司（sī）一（yī）個分部（Motion Control Division），生產M600係列的交流伺服電動機和A600 係列的伺服驅動器（qì），後合（hé）並到（dào）AEG，恢複Gettys名稱，並推出A700全數字化（huà）交流伺（sì）服係統。
　　美國AB（ALLEN-BRADLEY）公司驅動分部生產的1326型鐵氧體永磁交流伺服電（diàn）動機和1391型交（jiāo）流PWM伺服控製器，電機包括3個機座（zuò）號共30個規格。
　　I.D.（Industrial Drives）是美國著名（míng）的（de）科爾摩根（Kollmorgen）的工（gōng）業驅動（dòng）分部，曾生產BR-210、BR-310、BR-510 三（sān）個（gè）係（xì）列共41個規格的（de）無刷伺服電動機和BDS3型伺服驅動器。自（zì）1989年起推出（chū）了全新係列設計的永磁交流伺服電動機（Goldline），包（bāo）括B（小慣量）、M（中慣量）和EB（防爆型）三大類，有10、20、40、60、80五種機座號，每大類有（yǒu）42個規（guī）格，全（quán）部采用釹鐵硼永磁材料，力矩範圍為0.84～111.2N.m，功率範圍為0.54～15.7kW。配套驅動器有BDS4（模擬型）、BDS5（數（shù）字型（xíng）、含位置控製）和Smart Drive（數字型）三個係列，最大連續電流55A。Goldline係（xì）列代表了當代永磁交流伺服技術最新水平。
　　愛爾蘭的Inland原為Kollmorgen在國外的一個分（fèn）部（bù），現合並到（dào）AEG，以生產直（zhí）流伺（sì）服電動機、直流力矩電（diàn）動機和伺服放大器而聞名。生產BHT1100、2200、3300三種機座號共（gòng）17種規格的SmCo永磁交流伺服（fú）電動機和八種控製器。
　　法國Alsthom集團在巴黎（lí）的Parvex工廠生產LC係列（長型）和GC係列（短型）交流伺服電動機共14個規格，並生產AXODYN係列驅動（dòng）器。
　　前蘇聯為數控機（jī）床和機器人伺服控製開發了兩個係（xì）列的交流伺服電動機。其中ДBy係列采（cǎi）用鐵氧體（tǐ）永磁，有兩個機座號，每個機座（zuò）號有3種鐵心長度，各有兩種（zhǒng）繞組數據，共12個（gè）規格，連續力矩範圍為7～35N.m。2ДBy係列采用稀土永磁，6個機座號17個規格，力矩範（fàn）圍為0.1～170N.m，配套的是3ДБ型（xíng）控製器。
　　近（jìn）年日本鬆下公司推出的全數字型MINAS係列交流伺服係統，其中永磁交流伺服電動機有MSMA係列小（xiǎo）慣量型，功率從0.03～5kW，共18種規格；中慣量（liàng）型有（yǒu）MDMA、MGMA、MFMA三個係列，功率從0.75～4.5kW，共23種規格，MHMA係列大慣量電動機的功率（lǜ）範圍從0.5～5kW，有7種規格。
　　韓國三星（xīng）公（gōng）司（sī）近年開發的（de）全數字永磁（cí）交流伺服電動（dòng）機及驅動係統（tǒng），其中FAGA交流伺服電動機係列有CSM、CSMG、CSMZ、CSMD、CSMF、CSMS、CSMH、CSMN、CSMX多種型號（hào），功率從15W～5kW。
　　現在常采用功率變化率（Powerrate）這一綜合指標作為伺服電動機的品質因數，衡量對比各種交直流伺服電動（dòng）機和步進電動機（jī）的（de）動態響應性能。功率變化率表示電動機連續（額（é）定）力矩（jǔ）與轉子轉動慣量之比。
　　按（àn）功率（lǜ）變化（huà）率進行計算分析可知，永磁交（jiāo）流伺服（fú）電動機技（jì）術指標以美國I.D 的Goldline係列為最佳，德（dé）國Siemens的IFT5係列次之。

　　什麽叫做“精密傳動（dòng）微特電機”？
　　“精密傳動微特電機”能夠在係統中快速而正確地執行頻繁變化的指令，帶動伺（sì）服機構（gòu）完成指令所期望的工作，大多能夠滿足（zú）以下要求：
　　1、 能頻繁啟動、停止、製動、反轉及低速運行，且機械強度高、耐熱等級高、絕緣等級高（gāo）。
　　2、 快速相應能（néng）力好，轉矩較大，轉動慣量小，時間常數小。
　　3、 帶有驅（qū）動器和控製器（如伺服電機、步進電機），控製性（xìng）能良好。
　　4、 高可靠性，高精度。

圖文來源：工業機器人