淺談伺服電機設計因其固有的低阻尼因數

多數伺服電機采用雙凸極設計，轉子和定子結構上均有齒如，永久磁性位于轉子上，電磁包含在定子中。多數設計包含2個定子相位，由正交相位信號獨立驅動。驅動這些相位有許多方法，包括全步進、半步進或微步進，取決于使用的控制技術。每種情況下都會確定子磁通矢量，轉子上的磁性將嘗試與該矢量保持一致。由于轉子和定子的齒數不同，產生的移動或步進可能極小。對齊之后，定子電流立即按這種方式發生變化，以增加定子磁通矢量角度，從而使電機移動到下一個步進。由于多數應用中沒有位置反饋，轉子磁通可以與定子磁通保持一致，這會產生無助于電機運行的定子電流。因此，伺服電機沒有其它常用電機那樣有效。

伺服電機閉環系統主要由執行元件、檢測單元、比較環節、驅動電路和機床5部分組成。在閉環系統中，檢測元件將機床移動部件的實際位置檢測出來并轉換成電信號反饋給比較環節。常見的檢測元件有旋轉變壓器、感應同步器、光柵、磁柵和編碼盤等。通常把安裝在絲杠上的檢測元件組成的伺服系統稱為半閉環系統；把安裝在工作臺上的檢測元件組成的伺服系統稱為閉環系統。由于絲杠和工作臺之間傳動誤差的存在，半閉環伺服電機系統的精度要比閉環伺服系統的精度低一些。

伺服電機設計因其固有的低阻尼因數，常常受到共振問題的困擾。這會增加可聞噪聲，嚴重情況下還會導致錯誤步進。為了消除這些問題（并增加步進分辨率），步進繞線通常使用正弦波形驅動，而非方波。這時，電機稱為微步進。在伺服電機進應用中驅動步進的一種常用方法是，將每個線圈置于單獨的h橋電路中，然后利用處理器中的pwm調節正弦波形。但設計者必須記住，增加步進分辨率不一定會增加步進精度，尤其是在開環應用中。