直驅(qū)伺服電機(jī)特征

直接驅(qū)動技術(shù)：直接連接到負(fù)載增加了扭轉(zhuǎn)剛度

提高定位精度、無反沖操作、高動態(tài)負(fù)載逆轉(zhuǎn)而不會損壞組件、免維護(hù)潤滑;

高性能：無需齒輪即可實現(xiàn)高扭矩運(yùn)行、峰值扭矩高達(dá)5310lb-in(600Nm)、最高速度可達(dá)500rpm;

高分辨率串行編碼器：絕對編碼器標(biāo)準(zhǔn)、大器自動識別電機(jī)并優(yōu)化參數(shù)、錯誤檢查消除了電氣噪聲造成的運(yùn)動丟失。

多年來，由于多種原因，步進(jìn)電機(jī)一直是設(shè)計用于儀器儀表的最受歡迎的電機(jī)類型。步進(jìn)電動機(jī)已經(jīng)變得越來越商品化，并且可以容易地獲得。此外，不斷增長的“制造商運(yùn)動”同時使它們更受歡迎并降低了成本。與伺服電機(jī)不同，步進(jìn)電機(jī)不需要調(diào)整即可優(yōu)化其性能。此外，縮放和運(yùn)動命令通常使用步進(jìn)電機(jī)即可快速簡便地執(zhí)行。

伺服電動機(jī)在執(zhí)行復(fù)雜的(轉(zhuǎn)矩，速度或位置)回路閉合時通常需要更多的專業(yè)知識。最后，微步進(jìn)使大多數(shù)現(xiàn)代驅(qū)動電子設(shè)備能夠使步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)或遞增至每轉(zhuǎn)50,800步或更高的分辨率。

為了應(yīng)對這些趨勢，儀器設(shè)計人員越來越多地轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)和直接驅(qū)動技術(shù)。對于設(shè)計者而言，探索這些技術(shù)與步進(jìn)電機(jī)的比較可能很有用。

與步進(jìn)電機(jī)很像，伺服電機(jī)既可以用作傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，也可以用作線性伺服電機(jī)(圖1)。多項優(yōu)勢正導(dǎo)致越來越多的儀器制造商選擇伺服電機(jī)來提高其性能：

更大的轉(zhuǎn)矩：對于僅需要短脈沖或力的線性伺服等效值(通常用于加速對象)的應(yīng)用，可以在短時間內(nèi)為伺服電動機(jī)提供比連續(xù)運(yùn)行更大的電流。

更高的速度：伺服電動機(jī)的速度通常是典型步進(jìn)電動機(jī)的2-3倍。這有可能使設(shè)計人員能夠進(jìn)一步減少體積，從而在較小的封裝中獲得更大的扭矩。例如，比較兩個等效的堆長NEMA框架電機(jī)：一個步進(jìn)器(HV233)和一個伺服器(SM233)。這兩種電動機(jī)的性能曲線都是在相同的工作條件下于環(huán)境溫度下產(chǎn)生的，并且向驅(qū)動電子設(shè)備提供了相同的120伏交流電。如果將步進(jìn)電機(jī)的性能與伺服器的連續(xù)性能進(jìn)行比較，則在低RPM(小于1000)下，步進(jìn)電機(jī)有一個較小的轉(zhuǎn)矩優(yōu)勢;但是，一旦達(dá)到更高的RPM，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩性能就會急劇下降，伺服的速度轉(zhuǎn)矩性能變得突出。現(xiàn)在考慮伺服電機(jī)相對于步進(jìn)電機(jī)的峰值性能。當(dāng)然，伺服器只能在此峰值轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)運(yùn)行很短的時間，并且必須允許產(chǎn)生的熱量散發(fā)，但是在該運(yùn)行范圍內(nèi)，伺服器的極端優(yōu)勢顯而易見(圖2)。

更高的精度：伺服電機(jī)使用反饋設(shè)備，該設(shè)備使用編碼器來感測系統(tǒng)中的錯誤，并通過圍繞電機(jī)，轉(zhuǎn)矩，速度或位置的控制環(huán)來糾正此錯誤，以達(dá)到所需的機(jī)械性能。提供多種編碼器選項。在旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，選件包括典型的玻璃盤或新型低成本磁，正交，極堅固的旋轉(zhuǎn)變壓器，模擬正弦/余弦和多圈絕對格式，從而無需歸位。線性編碼器技術(shù)提供的技術(shù)類似于旋轉(zhuǎn)設(shè)備上可用的技術(shù)：

較低的可聞噪聲：正確調(diào)諧的伺服電機(jī)是忍者式安靜的。伺服驅(qū)動應(yīng)用中最大的噪聲源通常是傳動系統(tǒng)或軸承。步進(jìn)電機(jī)在運(yùn)行期間通常會發(fā)出約68 dB的聲音。

靈活的繞組技術(shù)：現(xiàn)代化的設(shè)計軟件可以非常精確地模擬伺服電機(jī)的性能。伺服電機(jī)通常可以采用非常受控的，幾乎類似于CNC的方式進(jìn)行特殊纏繞，以使其性能曲線與應(yīng)用的速度和扭矩要求相匹配。

顧名思義，直接驅(qū)動技術(shù)無需使用任何機(jī)械減速裝置或傳動系統(tǒng)即可在電動機(jī)和有效負(fù)載之間建立直接耦合。它的主要缺點(diǎn)是缺乏機(jī)械優(yōu)勢。應(yīng)用程序所需的任何力或扭矩都必須由電動機(jī)直接產(chǎn)生，這可能需要使用更大的電動機(jī)和更大的總電流。但是，就儀器設(shè)計而言，直接驅(qū)動技術(shù)比步進(jìn)器具有多個優(yōu)勢：

集成的旋轉(zhuǎn)套件電機(jī)：在許多情況下，旋轉(zhuǎn)套件電機(jī)可以減小給定應(yīng)用程序的大小。在旋轉(zhuǎn)應(yīng)用中，套件電機(jī)消除了齒輪或皮帶。在線性應(yīng)用中，它們也可以直接集成到螺釘上，以消除耦合，從而增加了執(zhí)行器的整體長度和柔韌性。旋轉(zhuǎn)套件電機(jī)通常包括：

定子或線圈–這是電動機(jī)的繞線銅部分，利用電流產(chǎn)生磁場來驅(qū)動電動機(jī)。

轉(zhuǎn)子–定子向固定的一組磁鐵(通常稱為轉(zhuǎn)子)施加磁場。

霍爾效應(yīng)傳感器–小型霍爾效應(yīng)傳感器相對于彼此處于各種偏移位置，以在驅(qū)動電子設(shè)備內(nèi)建立換向角，以指示在給定的旋轉(zhuǎn)位置哪個相應(yīng)接收功率。

集成線性電機(jī)：本質(zhì)上，線性伺服電機(jī)就像平展的旋轉(zhuǎn)電機(jī)一樣。電機(jī)直接耦合到負(fù)載，因此沒有機(jī)械上的優(yōu)勢，應(yīng)用程序所需的所有力必須直接由電機(jī)產(chǎn)生。

過去，降低成本的愿望通常決定了使用諸如步進(jìn)電機(jī)之類的低成本技術(shù)。但是，考慮到儀器制造商不斷增加的壓力以最大化其機(jī)器的價值，再加上低成本伺服電機(jī)和反饋設(shè)備的可用性，他們開始更加考慮直接驅(qū)動和伺服電機(jī)技術(shù)的潛力。