伺服电机的基本概念大家百度随手可得，有多种解释和分类，本文仅介绍交流旋转伺服电机，最常见的那种！
伺服电机基本概念
交流伺服电机一般长这个样子：
图1：交流伺服电机
普通电机，或三相异步电机一般长这样：
图2：三相异步电机
伺服电机的小模样是否很精致，条是否很顺？
可but，工业圈没有娱乐圈那么乱，颜值控是行不通的，不同电机各有各的特点，只是应用场合不同，请严肃点！
回到伺服电机，其应用特点主要是：可进行位置控制，控制精度高，动态响应性好，高速性能好等。
吊一下书袋先，交流伺服电机全称：交流永磁同步伺服电机，英文简称PMSM(permanentmagnet synchronous motor)，其结构如图3所示：
图3：交流伺服电机的结构示意
“交流永磁同步伺服电机”的概念分解：
交流：伺服电机的定子中通的是三相正弦交流电(PWM调制)，用于励磁，产生旋转磁场。
永磁：伺服电机的转子表面贴的是永磁磁铁。
同步：运转时，转子的转速与定子中产生的旋转磁场的转速相同，即保持同步。这一点不同于感应电机，感应电机运行的条件是转子与定子磁场的回转速度有个差值（转差率），转子依靠此转差切割磁力线产生转矩。
伺服：电机后有编码器，其反馈信号与驱动器形成闭环控制，因此称为伺服。
电机轴贯穿转子，编码器安装在电机轴末端，编码器码盘与电机轴一起旋转。编码器信号由“编码器接头”引出，把反馈信号输出给伺服驱动器，形成闭环。
伺服电机的“动力电源”接口，连接伺服驱动器的“U V W”三相线。驱动器通过此接口，把三相交流电灌入伺服电机的三相定子绕组线圈。
伺服电机基本工作原理
由以上内容可知，伺服电机的典型组成是一个采用三相分布的绕组的定子，具有永磁磁铁的转子和一个可检测转子位置的位置传感器组成。给定子输入三相交流电流时，在定子中会产生旋转磁场。转子由永磁铁组成，自带转子磁场。转矩由定子磁场和转子磁场之间的吸引和排斥产生。在伺服电机的运行过程中，当这两个磁场互相垂直时，产生的转矩最大。
伺服电机的闭环控制算法，主要是控制注入定子的三相交流电的幅值与频率，使定子磁场与转子磁场垂直，从而实现精确的控制（位置、速度或扭矩）。
如图4所示，控制回路的输入是控制指令、电流反馈和位置反馈，输出是逆变器的开关逻辑控制信号，从而控制逆变器的电流输出。
图4：交流伺服电机的控制
是不是很简单，搞销售的也想回来搞伺服？先不要这么乐观，下边先来点理论知识。
电磁铁基本理论
将导线绕成一个线圈，通入电流即可以构成一个电磁铁。线圈中加入铁心，磁场会变得很强。磁通线产生一个N磁极，一个S磁极。N极和S极的方向由电流方向决定（右手定则，是否忘了？不过不重要，反正不用参加高考了），如图5所示：
图5：电磁铁基本原理
如果把绕组做到电机定子上，即可在定子上产生磁极。如图6所示：
图6：定子绕组示意
如果在N极和S极之间插入磁铁棒，如下图所示，磁铁棒受定子磁场的吸引，就有顺时针旋转的趋势。电机转矩就是依靠定子和转子之间的磁力产生，如图7所示：
图7：定子驱动转子旋转
伺服电机的定子
伺服电机的定子用薄合金片层压制成。层压片用合金片冲压出来，叠压后焊在一起。层压可减小涡流产生的能量损耗。槽中加绝缘材料，嵌入相线圈绕组，扎住线圈头，给绕组上热硬化漆完成装配，如图8所示：
图8：电机定子成品图
嵌入线圈前的定子铁心如左图，U、V、W三相绕组按右图插入定子齿槽。UVW三相分别用蓝，黄，红色表示。
图9：伺服电机定子铁心及绕组安装示意：
三相的所有线圈都串联连接，它们插入时，方向是交替的。例如：如果U相的头一个线圈是顺时针绕在齿上的，下一个插入时将按逆时针绕在齿上。通过这种方式，当电流送入该相线圈时，头一个线圈产生一个N极，第二个线圈产生一个S极…
如此，通过控制流入U，V，W三相线圈的电流，即可控制在定子中产生需要的旋转磁场。
伺服电机的转子
伺服电机的转子是圆柱形的，用固体或层压铁心和径向磁化的永磁铁构成。电机有6，8，10极的结构。所以，在电机生产线上，经常看到的六棱柱，八棱柱或十棱柱的铁心。其棱柱表面是用于贴永磁体的。表贴型伺服电机，结构简单，但电机在高速运转时，磁铁有脱落的风险。
永磁体除了表面粘贴，还有表面插入的方式。表插式是把永磁体插入到一个不锈钢扁平槽或圆筒中，以固定磁铁，如图10所示，左图是6极伺服电机，右图是8极伺服电机。
图10：表插式转子铁心
永磁体无论表贴还是表插，因每个永磁体都是径向磁化的，每一个永磁体在转子上代表一个N极或S极。
如果仔细查看伺服电机的技术参数表，都会有极数（或极对数）这一参数。比如ABB的ESM系列是8极（4极对）伺服电机。HDS系列伺服电机，除HDS240系列是6极（3极对）外，其他都是10极（5极对）电机。
图11：定子和转子装配后示意图（此图片来自网络）
伺服电机的转矩转速曲线
每一款伺服电机，都有一个转矩转速曲线，此曲线是伺服电机的基本曲线，如图12所示。
图12：伺服电机的转矩转速曲线图
此图，横轴表示转速，纵轴表示转矩。从此图可得知此款伺服电机的额定转速是3000rpm，额定扭矩大概为12.5Nm，三倍过载。通过公式P=T*n/9550可得出此电机的额定功率大概为4kw。因此，转矩-转速曲线的识读，也是伺服电机学习中，必须要掌握的知识。
以上为交流伺服电机的基本知识，有些为参考的网络图片或公开资料，另为避抄袭之嫌，有些公开原理图手绘完成。如有不妥之处，请网友不吝指出，谢谢！
2024-09-20 
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