揭秘伺服馬達：種類、構造、與應用解析

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，生活也會產生極大的不便。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

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