淺談伺服電機(jī)設(shè)計(jì)因其固有的低阻尼因數(shù)

多數(shù)伺服電機(jī)采用雙凸極設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)子和定子結(jié)構(gòu)上均有齒如，永久磁性位于轉(zhuǎn)子上，電磁包含在定子中。多數(shù)設(shè)計(jì)包含2個(gè)定子相位，由正交相位信號(hào)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)這些相位有許多方法，包括全步進(jìn)、半步進(jìn)或微步進(jìn)，取決于使用的控制技術(shù)。每種情況下都會(huì)確定子磁通矢量，轉(zhuǎn)子上的磁性將嘗試與該矢量保持一致。由于轉(zhuǎn)子和定子的齒數(shù)不同，產(chǎn)生的移動(dòng)或步進(jìn)可能極小。對(duì)齊之后，定子電流立即按這種方式發(fā)生變化，以增加定子磁通矢量角度，從而使電機(jī)移動(dòng)到下一個(gè)步進(jìn)。由于多數(shù)應(yīng)用中沒(méi)有位置反饋，轉(zhuǎn)子磁通可以與定子磁通保持一致，這會(huì)產(chǎn)生無(wú)助于電機(jī)運(yùn)行的定子電流。因此，伺服電機(jī)沒(méi)有其它常用電機(jī)那樣有效。

伺服電機(jī)閉環(huán)系統(tǒng)主要由執(zhí)行元件、檢測(cè)單元、比較環(huán)節(jié)、驅(qū)動(dòng)電路和機(jī)床5部分組成。在閉環(huán)系統(tǒng)中，檢測(cè)元件將機(jī)床移動(dòng)部件的實(shí)際位置檢測(cè)出來(lái)并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)反饋給比較環(huán)節(jié)。常見(jiàn)的檢測(cè)元件有旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、光柵、磁柵和編碼盤(pán)等。通常把安裝在絲杠上的檢測(cè)元件組成的伺服系統(tǒng)稱為半閉環(huán)系統(tǒng)；把安裝在工作臺(tái)上的檢測(cè)元件組成的伺服系統(tǒng)稱為閉環(huán)系統(tǒng)。由于絲杠和工作臺(tái)之間傳動(dòng)誤差的存在，半閉環(huán)伺服電機(jī)系統(tǒng)的精度要比閉環(huán)伺服系統(tǒng)的精度低一些。

伺服電機(jī)設(shè)計(jì)因其固有的低阻尼因數(shù)，常常受到共振問(wèn)題的困擾。這會(huì)增加可聞噪聲，嚴(yán)重情況下還會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤步進(jìn)。為了消除這些問(wèn)題（并增加步進(jìn)分辨率），步進(jìn)繞線通常使用正弦波形驅(qū)動(dòng)，而非方波。這時(shí)，電機(jī)稱為微步進(jìn)。在伺服電機(jī)進(jìn)應(yīng)用中驅(qū)動(dòng)步進(jìn)的一種常用方法是，將每個(gè)線圈置于單獨(dú)的h橋電路中，然后利用處理器中的pwm調(diào)節(jié)正弦波形。但設(shè)計(jì)者必須記住，增加步進(jìn)分辨率不一定會(huì)增加步進(jìn)精度，尤其是在開(kāi)環(huán)應(yīng)用中。