机器人开发–伺服电机介绍
1 电机介绍
1.1 概述
电机（英文：Electric machinery，俗称“马达”）是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。
1.2 分类
2 伺服电机介绍
2.1 概述
- 伺服电机（servo motor ）是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。
- 伺服电机可以控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。
- 伺服电机是伺服系统的重要组成部分，是速度和轨迹控制的执行单元；一般转子是永磁体，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度取决于编码器的精度。
- 常用电机类型：
直流伺服电机（调整性能良好）
交流直线同步电机（高响应、高精度）
交流旋转伺服电机（主要使用的电机）
2.2 特点
- 紧凑,体积小
- 在很宽的速度范围内具有高连续扭矩或有效扭矩
- 由于转子转动惯量低，动态响应水平高
- 适用于快速而精确的定位和同步任务（例如齿轮同步、凸轮同步）
- 低转矩脉动
- 短时间内具有高过载能力，这意味着在很宽的速度范围内具有很高的最大扭矩
- 高效率
- 免维护(与直流电机相比)
- 非常强大，高防护等级
3 AGV电机选型参考
从控制精准度上说，则伺服调速精度最高，步进次之，直流有刷及无刷电机最低。伺服电机一般都是被使用在精度要求高的场合，而无刷电机就只用在精度不是特别高的地方了，步进电机居中，但步进电机的转速没有无刷电机快。
直流有刷电机
直流有刷电机具有启动快、制动及时、可在大范围内平滑地调速、控制电路相对简单等特点。
但同时，因为电刷和换向器的存在，容易产生火花，特定场合容易产生危险；同时，电刷和换向器之间一直存在物料摩擦，使用寿命不长，需要后期维护等缺点。
在AGV中，如果需要控制电路简单，对电机使用寿命没有过高要求的场合，可以选用直流有刷电机。
直流无刷电机
直流无刷电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化。与有刷电机最明显的不同是，采用了电子换向，去掉了电刷。
电机主体由三个绕组A、B、C组成，采用对称星形接法。转子是永磁体。为了检测转子位置，常内置霍尔传感器。与有刷电机相比，直流无刷电机具有：高效率、低能耗、低噪音、超长寿命、高可靠性等优点，但是控制相对复杂一点，需要专用的控制器。
直流伺服电机
- 直流伺服采用永磁同步电机，结构与直流无刷区别不大，只是绕组的反电动势不同，直流无刷的发电动势接近方波，更适合六步方波控制，永磁同步电机的发电动势为正弦波，更适合矢量控制。
- 伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。
- 与直流无刷电机相同的是，需要专用的驱动器来控制，采用了更复杂的矢量控制算法。除了采用霍尔传感器来检测转子位置，还会采用编码器来检测转子位置，实现转子任意位置的停止。直流伺服电机具有效率高、响应快、转动平滑、力矩稳定、运行噪声小等优点，能运行在速度模式和位置模式。
- AGV的行走电机常采用的直流伺服电机或直流无刷电机，在对精度要求较高的场合，常采用直流伺服电机。
步进电机
- 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号时，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（步距角），它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。
- 可以通过控制脉冲个数来控制角位移量。同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度，从而达到调速的目的。与直流伺服电机相比，步进电机一般不具有过载能力。速度响应性能比伺服小。主要用在执行机构中。
厂家
- 步科
- 和利时
- 鸣志
- 运控电子
参考
1、百科–电机
2、百科–伺服电机
3、知乎-嵌入式艺术–不看后悔！最全的电机分类，看这一篇就够了！
4、伺服电机基本概念解析：伺服系统组成及其控制原理
5、什么？！这么详细的伺服电机介绍你还不知道？
6、伺服电机基础知识简介（一）
7、伺服电机基础知识简介（二）
8、【专题】AGV电机选型指南
9、仙工
