浅谈伺服电机设计因其固有的低阻尼因数

多数伺服电机采用双凸极设计，转子和定子结构上均有齿如，永久磁性位于转子上，电磁包含在定子中。多数设计包含2个定子相位，由正交相位信号独立驱动。驱动这些相位有许多方法，包括全步进、半步进或微步进，取决于使用的控制技术。每种情况下都会确定子磁通矢量，转子上的磁性将尝试与该矢量保持一致。由于转子和定子的齿数不同，产生的移动或步进可能极小。对齐之后，定子电流立即按这种方式发生变化，以增加定子磁通矢量角度，从而使电机移动到下一个步进。由于多数应用中没有位置反馈，转子磁通可以与定子磁通保持一致，这会产生无助于电机运行的定子电流。因此，伺服电机没有其它常用电机那样有效。

伺服电机闭环系统主要由执行元件、检测单元、比较环节、驱动电路和机床5部分组成。在闭环系统中，检测元件将机床移动部件的实际位置检测出来并转换成电信号反馈给比较环节。常见的检测元件有旋转变压器、感应同步器、光栅、磁栅和编码盘等。通常把安装在丝杠上的检测元件组成的伺服系统称为半闭环系统；把安装在工作台上的检测元件组成的伺服系统称为闭环系统。由于丝杠和工作台之间传动误差的存在，半闭环伺服电机系统的精度要比闭环伺服系统的精度低一些。

伺服电机设计因其固有的低阻尼因数，常常受到共振问题的困扰。这会增加可闻噪声，严重情况下还会导致错误步进。为了消除这些问题（并增加步进分辨率），步进绕线通常使用正弦波形驱动，而非方波。这时，电机称为微步进。在伺服电机进应用中驱动步进的一种常用方法是，将每个线圈置于单独的h桥电路中，然后利用处理器中的pwm调节正弦波形。但设计者必须记住，增加步进分辨率不一定会增加步进精度，尤其是在开环应用中。