伺服馬達的種類有哪些?

伺服馬達_首圖

馬達的發明成就現今文明社會的發展,如果沒有馬達,我們的生產效率會大幅降低、導致工業發展停滯。你知道馬達的種類有哪幾種嗎?今天這篇文章就要來帶大家認識伺服馬達,了解其運作原理、控制方式以及比較各類的伺服馬達,如果你有興趣請跟著我一起看下去吧!
 

什麼是伺服馬達?

伺服馬達又稱為伺服電機,特色就是可依命令執行動作的電機,廣義來說就是只要有一顆馬達、控制器與感測裝置,能針對回饋訊號控制馬達,我們就稱為伺服馬達。當伺服馬達的控制器發出訊號,馬達接收訊號而開始動作後,感測器會傳回訊號來顯示馬達有沒有正確運轉,若沒有則由控制器再發出訊號修正馬達運轉,這也是伺服馬達的特色。

 

伺服馬達的「伺服」是什麼?

伺服馬達的原理,其實跟伺服兩個字有很大的關係,”伺服”來自於拉丁文奴隸的意思,也就是馬達本身與控制器產生了主從關係,主人(控制器)指揮奴隸(馬達)運作,並且隨時監測奴隸(馬達)是否有依自己的指令工作,可以即時下達新命令讓奴隸(馬達)做出正確的動作。

 

伺服馬達的構造

伺服馬達大部分構造與其他馬達差不多,最明顯的差別就是會多一顆編碼器,可以發送馬達位置訊號,作為感測與回報數據,也就是「閉迴路」,以下為大家簡單介紹伺服馬達主要可以分為三大區構造,分別是指示裝置、控制裝置與驅動、感測裝置。
  • 指示裝置:發出動作指示。
  • 控制裝置:依照指令裝置發出的指示產生電力讓馬達開始動作。
  • 驅動、感測裝置:馬達位移之後,會量測馬達位移的距離是否正確並回報。
伺服馬達構造
 


伺服馬達的種類

伺服馬達看似簡單,其實分類方法也很多,且每一種伺服馬達的應用以及原理都稍有不同,可以用直流電源或交流電源來分類,也可以用應用方式來分類,以下為各位簡單介紹幾種伺服馬達:

 

直流伺服電機

直流伺服馬達使用的是直流DC馬達,其通電的線圈是在馬達中心的轉子上,以轉子立場改變產生轉動,直流電的電流方向都是固定的,因此傳統直流馬達會配上電刷來改變電流方向。直流馬達的轉速跟電壓有線性關係,控制電壓即可控制轉速,操作容易,因此廣泛獲得使用,但不適合在高溫或是易燃的環境下操作。

 

交流伺服電機

交流伺服馬達採用的是交流AC馬達,其線圈是在外圍的定子上,並以交流電波型會隨時間改變的特性,產生旋轉的磁場來驅動中間的轉子轉動,屬於無刷的伺服馬達,沒有碳刷與換相片摩擦問題,保養容易。交流馬達通常可以做較大功率的輸出,並適合在較複雜或惡劣環境操作,但在控制轉速時需要透過變頻器來改變輸入頻率,才能改變馬達的轉速。

 

定位旋轉伺服電機

定位旋轉伺服馬達是最常見的伺服馬達類型,通常會有物理停止轉動的構造,讓馬達的轉動可以停止在指定位置,避免過大的轉動誤差產生,這種伺服馬達應用常見於玩具車、機器人等地方。

 

連續旋轉伺服電機

連續旋轉伺服馬達顧名思義就是可以轉動到任何方向,不會侷限特定停止位置,也可以改變順時針或逆時針轉動以及速度變化等,靈活度相對比較高,這種伺服馬達應用常見於可移動並改變方向的機器上。

 

直線伺服電機

直線伺服馬達又稱為管狀線性馬達,與定位旋轉伺服馬達類似,只是移動方式從轉動變成左右移動,此種伺服馬達就比較不常見,使用起來精確度高且安靜,構造也十分簡單,常見於雷射切割、半導體業。

 

伺服馬達的優勢與常見應用

伺服馬達可以透過偵測位置或是速度來進行控制,比如亞馬遜物流的輸送帶,需要透過轉盤的位置與轉動的速度,將包裹進行分類,馬達此時就不能只有轉動功能,而是要在收到控制訊號後在精準的時間點轉到正確的位置。伺服馬達的優點正是精確的控制轉動位置,比較不會有失步問題,因此也是許多機械或電器會使用的馬達首選。

  • 大型機台-印刷機的列印頭精確操控、紡織機的精細編織操控,以及金工的車床切割等應用。
  • 機器人技術-機器寵物的走路移動、遙控玩具的移動操控等伺服馬達應用。
  • 機械手臂-搬運手臂、機械手臂。
  • 傳送帶-傳送帶的移動操作,將生產的物品移動到指定位置做下一步驟,就需要伺服馬達精確的位置至移動應用。
  • 相機-相機的聚焦就是以伺服馬達為驅動,才可以讓使用者靈活流暢的調整光圈大小。
 

伺服馬達與步進馬達的比較

自動控制是現代化工業的趨勢,而伺服馬達與步進馬達都能做到馬達控制的功能,因此常被拿來比較,步進馬達少了伺服馬達偵測的傳感器,雖然成本較為便宜,但控制上比較沒有這麼精確,可以根據應用需求做選擇。
 

伺服馬達與步進馬達比較

馬達種類 伺服馬達 步進馬達
原理 閉迴路 開迴路
價位 較貴 較便宜
構造 較複雜 較簡單
聲音 較無噪音 低速會有噪音與震動
準確度 較精準 會有失步問題
時間 預計路徑會與實際路徑有落差,耗時可能較長 無時間誤差
溫度 持續運轉時溫昇較低 持續運轉時溫昇較高
 

KUO SHUAY國帥馬達

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