Серводвигатели — это электродвигатели, которые передают движение по замкнутому контуру управления, поэтому они полагаются на обратную связь от энкодеров или датчиков, а также на контроллер для обработки этих сигналов для формирования команд и корректировок, возвращаемых двигателю. Обычно это поворотные серводвигатели для получения точного крутящего момента и скорости — часто для позиционирования.

Таким образом, все серводвигательные системы включают вышеупомянутый электродвигатель, а также обратную связь и электронное управление в той или иной форме.

Серводвигатели работают на осях станков, которым необходимо выполнять сложные перемещения или позиционировать грузы с действительно высокой точностью. Серводвигатели также могут работать на нулевых оборотах при сохранении крутящего момента для удержания нагрузки в заданном положении, если такова цель.

Обратите внимание, что производители классифицируют двигатели для работы на постоянной скорости по мощности или крутящему моменту на базовой скорости. Напротив, серводвигатели работают в широком диапазоне скоростей, поэтому не рассчитаны таким образом. Вместо этого у них есть кривые зависимости скорости от крутящего момента, которые отражают возможности постоянного крутящего момента (что не грозит перегревом двигателя) и прерывистого или пикового крутящего момента при ускорении.

Итак, чтобы выбрать серводвигатель, определите (используя инерцию приложения), какую нагрузку он будет перемещать. Затем определите скорость нанесения — и как далеко и быстро должен перемещаться груз. Следующим этапом является расчет крутящего момента, а затем нанесение его на кривые зависимости крутящего момента от частоты вращения предполагаемых двигателей — в качестве предельного значения постоянного и пикового крутящего момента серводвигателей в диапазоне полных оборотов оси. Итак, подходит ли подбор и калибровка серводвигательного комплекса? Часто да, но существует множество программных продуктов производителей, которые помогают упростить задачу. Другая хорошая новость заключается в том, что, как только у проектировщика есть параметры оси и ее двигателя, он или она может настроить привод таким образом, чтобы защитить остальные компоненты системы, предотвращая чрезмерные крутящие моменты и другие проблемные состояния.

Многие серводвигатели, не имеющие прямого привода, имеют максимальную частоту вращения до тысяч оборотов в минуту — поэтому, чтобы лучше использовать все их возможности, разработчики часто комбинируют такие двигатели с зубчатыми передачами, чтобы добиться увеличения выходного крутящего момента при снижении выходной скорости. В большинстве случаев эта передача имеет форму планетарных или гармонических зубчатых колес — прецизионных механизмов с высокой точностью и эффективностью.

Во многих случаях зубчатая передача даже позволяет машиностроителям использовать двигатели меньшего размера на осях, что приводит к экономии средств, которая может даже компенсировать стоимость дополнительной передачи.

Имейте в виду, что термин «серводвигатель» может означать разные вещи в зависимости от контекста. Общепринятым является то, что этот термин часто (хотя определенно не всегда) относится к тому, что в промышленности называют двигателями постоянного тока — щеточными и более дорогими (но долговечными) бесщеточными серводвигателями.

Обратите внимание, что технически бесщеточные двигатели постоянного тока питаются от переменного тока, преобразованного в прямоугольный ток, который подается на фазы двигателя в заранее определенной последовательности — так называемая электронная коммутация. То, что в промышленности называют бесщеточным двигателем переменного тока, представляет собой ту же синхронную конструкцию с постоянными магнитами, только оптимизированную для распределения синусоидального переменного тока по фазам. Некоторые утверждают, что мы должны навсегда переименовать бесщеточные двигатели постоянного тока в двигатели с трапециевидным заводом — и (чтобы быть последовательными) мы должны называть бесщеточные двигатели переменного тока двигателями с синусоидальным заводом.

Просто помните, что матовые серводвигатели обеспечивают линейную и предсказуемую производительность, что облегчает их применение. Бесщеточные двигатели обычно работают в приложениях, требующих большего крутящего момента; единственная загвоздка здесь заключается в том, что их приводы более сложны, поскольку коммутация осуществляется электронным способом, а не механически, как у щеточных типов. Промышленность также частично классифицирует двигатели по количеству их электрических фаз. Щеточные серводвигатели постоянного тока, а также двигатели с звуковыми катушками на самом деле являются однофазными двигателями, тогда как бесщеточные серводвигатели чаще всего имеют три фазы.

Некоторые источники классифицируют конструкции на основе асинхронных двигателей, использующих векторное управление, как установки серводвигателей, в которых конструкция включает обратную связь (обычно от энкодера) для отслеживания и контроля скорости, а иногда даже положения. Эти асинхронные двигатели обычно соответствуют стандартам NEMA или метрическим стандартам, в то время как другие предложения серводвигателей менее единообразны, поскольку их конструкция основана на настройках, специфичных для конкретного применения.