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如何理解伺服电机的低惯量和高惯量

众所周知，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。那么大家对于伺服电机的低惯量和高惯量是否了解呢?今天就为大家介绍一下伺服电机的这两个概念。

一般来说，小惯量的电机制动性能好，启动，加速停止的反应很快，高速往复性好，适合于一些轻负载，高速定位的场合,如一些直线高速定位机构。中、大惯量的电机适用大负载、平稳要求比较高的场合，如一些圆周运动机构和一些机床行业。

　　如果负载比较大或是加速特性比较大，而选择了小惯量的电机，可能对电机轴损伤太大，选择应该根据负载的大小，加速度的大小等等因素来选择，一般的选型手册上有相关的能量计算公式。

　　伺服电机驱动器对伺服电机的响应控制，为负载惯量与电机转子惯量之比为一，不可超过五倍。通过机械传动装置的设计，可以使负载。

量与电机转子惯量之比接近一或较小。当负载惯量确实很大，机械设计不可能使负载惯量与电机转子惯量之比小于五倍时，则可使用电机转子惯量较大的电机，即所谓的大惯量电机。使用大惯量的电机，要达到一定的响应，驱动器的容量应要大一些。

大家可否知道松下伺服电机的三环?接下来由日弘有限公司技术人员为大家讲讲有关松下伺服电机的三环，一起来瞧瞧：

　　速度环

　　伺服电机的速度环输入就是位置环PID调节后的输出以及位置设定的前馈值，我们称为“速度设定”，这个“速度设定”和“速度环反馈”值进行比较后的差值在速度环做PID调节(主要是比例增益和积分处理)后输出就是上面讲 到的“电流环的给定”。五、自适应滤波器，可根据机械共振频率不同而自动调整陷波滤波频率。速度环的反馈来自于编码器的反馈后的值经过“速度运算器”得到的。

　　位置环

　　伺服电机位置环输入就是外部的脉冲(通常情况下，直接写数据到驱动器地址的伺服例外)，外部的脉冲过平滑滤波处理和电子齿轮计算后作为“位置环的设定”。

　　电流环

　　电流环的输入是速度环PID调节后的那个输出，我们称为“电流环给定”吧，然后呢就是电流环的这个给定和“电流环的反馈”值进行比较后的差值在电流环内做PID调节输出给伺服电机，“电流环的输出”就是电机的每相的相电流，“电流环的反馈”不是编码器的反馈而是在驱动器内部安装在每相的霍尔元件(磁场感应变为电流电压 信号)反馈给电流环的。松下伺服特点：一，稳妥方便的自动调整，刚性调整更方便用户在调试设备时可以启动自动增益调整功能来调节伺服系统的刚性。

伺服电机与变频电机如何区分

　　伺服电机的基本概念是准确、快速定位。变频是伺服控制的一个必须的内部环节，伺服驱动器中同样存在变频(要进行无级调速)。但伺服将电流环速度环或者位置环都闭合进行控制，这是很大的区别。除此外，伺服电机的构造与普通电机是有区别的，要满足快速响应和准确定位。通过操作面板可以检查接线状态，用户可利用此功能判别接线错误，十分有效。

      下面我们就来看下伺服电机与变频电机的共同点与不同之处，便我们了解两者的区别在哪。

　　1、两者的共同点：

　　交流伺服的技术本身就是借鉴并应用了变频的技术，在直流电机的伺服控制的基础上通过变频的PWM方式模仿直流电机的控制方式来实现的，也就是说交流伺服电机必然有变频的这一环节：变频就是将工频的50、60HZ的交流电先整流成直流电，然后通过可控制门极的各类晶体管(IGBT，IGCT等)通过载波频率和PWM调节逆变为频率可调的波形类似于正余弦的脉动电，由于频率可调，所以交流电机的速度就可调了(n=60f/p ，n转速，f频率， p极对数)

　　2、变频器：

　　简单的变频器只能调节交流电机的速度，这时可以开环也可以闭环要视控制方式和变频器而定，这就是传统意义上的V/F控制方式。现在很多的变频已经通过数学模型的建立，将交流电机的定子磁场UVW3相转化为可以控制电机转速和转矩的两个电流的分量，现在大多数能进行力矩控制的品牌的变频器都是采用这样方式控制力矩，UVW每相的输出要加霍尔效应的电流检测装置，采样反馈后构成闭环负反馈的电流环的PID调节;ABB的变频又提出和这样方式不同的直接转矩控制技术，具体请查阅有关资料。这样可以既控制电机的速度也可控制电机的力矩，而且速度的控制精度优于v/f控制，编码器反馈也可加可不加，加的时候控制精度和响应特性要好很多。对于直线运动用速度v(t)，加速度a(t)和所需外力F(t)表示，对于旋转运动用角速度(t)，角加速度(t)和所需扭矩T(t)表示，它们均可以表示为时间的函数，与其他因素无关。

　　3、伺服：

　　驱动器方面：伺服驱动器在发展了变频技术的前提下，在驱动器内部的电流环，速度环和位置环(变频器没有该环)都进行了比一般变频更的控制技术和算法运算，在功能上也比传统的变频强大很多，主要的一点可以进行的位置控制。通过上位控制器发送的脉冲序列来控制速度和位置(当然也有些伺服内部集成了控制单元或通过总线通讯的方式直接将位置和速度等参数设定在驱动器里)，驱动器内部的算法和更快更的计算以及性能更优良的电子器件使之更***于变频器。四、根据环境条件和使用方法，零部件更换期限也有所不同，发生异常时有必要更换和修理零部件，同时你也可以去载松下伺服电机的相关资料。

　　电机方面：伺服电机的材料、结构和加工工艺要远远高于变频器驱动的交流电机(一般交流电机或恒力矩、恒功率等各类变频电机)，也就是说当驱动器输出电流、电压、频率变化很快的电源时，伺服电机就能根据电源变化产生响应的动作变化，响应特性和抗过载能力远远高于变频器驱动的交流电机，电机方面的严重差异也是两者性能不同的根本。就是说不是变频器输出不了变化那么快的电源信号，而是电机本身就反应不了，所以在变频的内部算法设定时为了保护电机做了相应的过载设定。当然即使不设定变频器的输出能力还是有限的，有些性能优良的变频器就可以直接驱动伺服电机!!通过上位控制器发送的脉冲序列来控制速度和位置(当然也有些伺服内部集成了控制单元或通过总线通讯的方式直接将位置和速度等参数设定在驱动器里)，驱动器内部的算法和更快更的计算以及性能更优良的电子器件使之更***于变频器。!

　　4、交流电机：

　　交流电机一般分为同步和异步电机

　　1）交流同步电机：就是转子是由永磁材料构成，所以转动后，随着电机的定子旋转磁场的变化，转子也做响应频率的速度变化，而且转子速度=定子速度，所以称“同步”。

　　2）交流异步电机：转子由感应线圈和材料构成。转动后，定子产生旋转磁场，磁场切割定子的感应线圈，转子线圈产生感应电流，进而转子产生感应磁场，感应磁场追随定子旋转磁场的变化，但转子的磁场变化永远小于定子的变化，一旦等于就没有变化的磁场切割转子的感应线圈，转子线圈中也就没有了感应电流，转子磁场消失，转子失速又与定子产生速度差又重新获得感应电流。所以在交流异步电机里有个关键的参数是转差率就是转子与定子的速度差的比率。松下伺服驱动器具有很好的***、操作方便、机械特性较硬、静差率小、转速稳定性好、调速范围广等优点。

　　3）对应交流同步和异步电机变频器就有相映的同步变频器和异步变频器，伺服电机也有交流同步伺服和交流异步伺服，当然变频器里交流异步变频常见，伺服则交流同步伺服常见。

　　五、应用不同

　　由于变频器和伺服在性能和功能上的不同，所以应用也不大相同：

　　1）在速度控制和力矩控制的场合要求不是很高的一般用变频器，也有在上位加位置反馈信号构成闭环用变频进行位置控制的，精度和响应都不高。现有些变频也接受脉冲序列信号控制速度的，但好象不能直接控制位置。

　　2）在有严格位置控制要求的场合中只能用伺服来实现，还有就是伺服的响应速度远远大于变频，有些对速度的精度和响应要求高的场合也用伺服控制，能用变频控制的运动的场合几乎都能用伺服取代，关键是两点：一是价格伺服远远高于变频，二是功率的原因：在之前变频大的能做到几百KW，甚至更高，伺服大就几十KW。现在现在伺服也能做到几百KW了。下面我们就来看下伺服电机与变频电机的共同点与不同之处，便我们了解两者的区别在哪。

　　以上就是伺服电机与变频电机的共同点与不同之处，便大家进行区分，现在市面通的交流伺服电机多为永磁同步交流伺服，但这种电机受工艺限制，很难做到很大的功率，十几KW以上的同步伺服价格及其昂贵，这样在现场应用允许的情况下多采用交流异步伺服，这时很多驱动器就是高变频器，带编码器反馈闭环控制。所谓伺服就是要满足准确、快速定位，只要满足这些就不会存在什么伺服变频之争。在大多数应用场合，电机可以输出150%的额定力矩，大力矩输出在某些情况下可以简化减速机构的复杂度。

松下伺服电机的发展历史你可知道

　　松下伺服电机的发展历史你可知道，不清楚的不妨来看看小编的介绍吧。

　　松下伺服电机自从德国MANNESMANN的Rexroth公司的Indramat分部在1978年汉诺威贸易博览会上正式推出MAC永磁交流伺服电动机和驱动系统，这标志着此种新一代交流伺服技术已进入实用化阶段。到20世纪80年代中后期，各公司都已有完整的系列产品。整个伺服装置市场都转向了交流系统。配备可自动设定的制振滤波器：制振滤器根据指令输入去除固有振动频率，可大幅降低停止时轴的摆动，滤波器数量由以往机中的2个增加到4个，适用频率也由1扩大到200Hz。

　　早期的模拟系统在诸如零漂、抗干扰、可靠性、精度和柔性等方面存在不足，尚不能完全满足运动控制的要求，近年来随着微处理器、新型数字信号处理器(DSP)的应用，出现了数字控制系统，控制部分可完全由软件进行，分别称为摪胧只瘮或抟旌鲜綌、撊只瘮的永磁交流伺服系统。到目前为止，的电伺服系统大多采用永磁同步型交流伺服电动机，控制驱动器多采用快速、准确定位的全数字位置伺服系统。通过以上学习，相信你对松下伺服马达（也叫松伺服电机）驱动器又有了进一步的了解。

　　典型生产厂家如德国西门子、美国科尔摩根和日本松下及安川等公司。日本松下电机制作所推出的小型交流伺服电动机和驱动器，其中大惯量系列适用于数控机床，中惯量系列适用于机器人(高转速为3000r/min，力矩为0.016～0.16N.m)。还推出小惯量 系列。20世纪90年代先后推出了新的A4系列和A5系列。1)如果对电机的速度、位置都没有要求，只要输出一个恒转矩，用转矩模式。由旧系列矩形波驱动、8051单片机控制改为正弦波驱动、80C、154CPU和门阵列芯片控制，力矩波动由24%降低到7%，并提高了可靠性。