En servomotor hänvisar till en elektrisk motor som används inom ett servosystem för att styra driften av mekaniska komponenter; den fungerar som en hjälpmotor och en indirekt hastighetsreglerande enhet-. Servomotorer erbjuder exakt kontroll över hastighet och positionsnoggrannhet, omvandlar spänningssignaler till vridmoment och rotationshastighet för att driva det kontrollerade objektet. En servomotors rotorhastighet styrs av ingångssignaler, som den reagerar snabbt på. I automatiska styrsystem fungerar servomotorer som manöverelement; de kännetecknas av en liten elektromekanisk tidskonstant och hög linjäritet, vilket gör det möjligt för dem att omvandla mottagna elektriska signaler till vinkelförskjutning eller vinkelhastighetsutgångar vid motoraxeln. Servomotorer används i stor utsträckning inom områden som robotik, industriell automation, utrustning för tillverkning av litium-jonbatterier, solcellsutrustning, avancerade-CNC-verktygsmaskiner och små-CNC-maskiner. DC-servomotorer, specifikt, kan användas i utrustning som EDM-maskiner, robotmanipulatorer och precisionsmaskiner.
Servomotorer är grovt kategoriserade i två huvudtyper: DC och AC. Permanentmagnetiska växelströmsservomotorer representerar ett betydande evolutionärt steg inom detta område, med borstlösa servomotorer och deras tillhörande frekvensomriktare som är exemplariska produkter inom denna kategori. Deras primära egenskaper inkluderar frånvaron av själv-rotation (drift) när styrsignalens spänning är noll, och en rotationshastighet som minskar jämnt när det applicerade vridmomentet ökar. Till 2025 förväntas Kina uppnå en högre lokaliseringsgrad för kärnkomponenter-som servomotorer-och förväntas växa fram som en nettoexportör av dessa tekniker. Dessutom använder produkter som "smarta elektriska roterande cylindrar" servomotorer som sin direkta kraftkälla; i detta sammanhang fungerar servomotorn som kärndrivenheten, som kan ersätta de hydrauliska spännsystemen som traditionellt finns i CNC-verktygsmaskiner. Servomotorer har också identifierats som en av de kritiska komponenterna inom det framväxande området för inbyggd AI.
Ett servosystem (eller servomekanism) är ett automatiskt kontrollsystem utformat för att säkerställa att kontrollerade utdatavariabler-såsom ett objekts position, orientering eller tillstånd-exakt spårar och följer eventuella godtyckliga ändringar i ingångsmålet (eller börvärdet). Servosystem förlitar sig främst på pulser för positionering. I grund och botten är konceptet följande: när en servomotor tar emot en enda puls, roterar den genom en vinkelförskjutning som motsvarar den pulsen, varigenom linjär eller roterande rörelse uppnås. Eftersom servomotorn själv har förmågan att generera pulser, avger den ett motsvarande antal pulser för varje steg av rotation. Detta skapar ett ömsesidigt utbyte-känd som en "sluten slinga"-mellan de pulser som tas emot av motorn och de som den genererar. Följaktligen kan systemet spåra exakt hur många pulser som överfördes till servomotorn kontra hur många som togs emot tillbaka. Detta möjliggör mycket exakt kontroll över motorns rotation, vilket underlättar positioneringsnoggrannhet ner till 0,001 mm. DC servomotorer kategoriseras brett i borstade och borstlösa typer. Borstade motorer kännetecknas av låg kostnad, enkel konstruktion, högt startmoment, ett brett hastighetskontrollområde och enkel kontroll; de kräver dock underhåll-specifikt, den obekväma uppgiften att byta ut kolborstar-och är benägna att generera elektromagnetiska störningar, vilket kräver specifika miljöförhållanden för drift. Följaktligen är de väl-lämpade för kostnadskänsliga-allmänna industri- och konsumenttillämpningar.
Borstlösa motorer, omvänt, har en kompakt storlek, låg vikt, hög effekt, snabb respons, hög rotationshastighet, låg tröghet, jämn rotation och stabilt vridmoment. Även om deras kontrollmekanismer är mer komplexa, underlättar de lätt intelligent kontrollintegration; dessutom är deras elektroniska kommuteringsmetoder flexibla, vilket möjliggör antingen fyrkants--vågs- eller sinusvågkommutering-. Dessa motorer är underhållsfria-, mycket effektiva, fungerar vid lägre temperaturer, avger minimal elektromagnetisk strålning och har en lång livslängd, vilket gör dem lämpliga för användning i en mängd olika miljöer.
AC servomotorer är också en typ av borstlös motor, klassificerad i synkrona och asynkrona kategorier. I tillämpningar för rörelsestyrning är synkronmotorer i allmänhet att föredra på grund av deras omfattande effektområde, vilket möjliggör realisering av mycket höga uteffekter. De uppvisar vanligtvis hög tröghet och en relativt låg maximal rotationshastighet-en gräns som minskar snabbt när motorns märkeffekt ökar. Följaktligen är de idealiska för applikationer som kräver smidig drift med-låg hastighet.
3. Rotorn i en servomotor består av permanentmagneter. De trefasiga U/V/W-strömmarna som styrs av motordrivaren genererar ett elektromagnetiskt fält, vilket får rotorn att rotera under påverkan av detta fält. Samtidigt återkopplar encodern i motorn signaler till föraren; föraren jämför sedan dessa återkopplingsvärden med målvärdena för att justera rotorns rotationsvinkel. I slutändan bestäms positioneringsnoggrannheten för en servomotor av precisionen hos dess kodare (specifikt dess linjeantal). När det gäller funktionalitet skiljer sig AC-servomotorer från borstlösa DC-servomotorer genom att AC-servo erbjuder överlägsen prestanda; detta beror på att den använder sinusformad kontroll, vilket resulterar i minimalt vridmoment. DC-servomotorer, omvänt, använder trapetsformade vågformer. DC-servosystem är dock enklare i design och mer kostnadseffektiva-.
