Сервосистема — это система, в которой ошибка системы (в положении, скорости или крутящем моменте) исправляется с помощью устройства обратной связи, которое сравнивает фактическую производительность системы с ее заданной производительностью. Таким образом, то, что делает двигатель серводвигателем, имеет меньшее отношение к его конструкции и эксплуатации, а больше к тому, включает ли он обратную связь в системе с замкнутым контуром или считывает ее.

Итак, какой тип двигателей можно использовать в сервосистемах? На этот вопрос нелегко ответить, поскольку существует множество способов классификации двигателей, и производители часто используют разную терминологию для описания одного и того же типа двигателя. Это делает расшифровку моторных классификаций весьма запутанным занятием. Чтобы помочь вам избавиться от путаницы, ниже приведено руководство по терминологии двигателей и краткое объяснение того, какие типы чаще всего используются в сервосистемах.

Существует три основных способа классификации двигателей: по их току — переменный или постоянный; по способу коммутации — бесщеточный или щеточный; и по скорости их вращающегося поля (ротора) — синхронный или асинхронный.

Самая основная классификация двигателя заключается в том, является ли он двигателем переменного или постоянного тока, в зависимости от типа используемого тока. С точки зрения производительности основное различие между двигателями переменного и постоянного тока заключается в способности регулировать их скорость. В двигателе постоянного тока скорость прямо пропорциональна напряжению питания (при постоянной нагрузке или крутящем моменте на двигателе). Частота вращения двигателя переменного тока определяется частота от приложенного напряжения и количества магнитных полюсов.

В то время как в сервосистемах могут использоваться как двигатели переменного, так и постоянного тока, Двигатели переменного тока могут выдерживать более высокий ток и чаще используются в промышленных сервоприводах.

При обсуждении двигателей постоянного тока следующий момент различия заключается в том, коммутируется ли двигатель механически, со щетками, или электронным способом, без щеток. Щеточные двигатели, как правило, дешевле и проще в эксплуатации, в то время как бесщеточные конструкции более надежны, обладают более высокой эффективностью и менее шумны.

Щеточные двигатели постоянного тока далее подразделяются в зависимости от конструкции их статоров: с последовательной обмоткой, с шунтирующей обмоткой, с составной обмоткой или с постоянным магнитом. В то время как большинство двигателей, используемых в сервосистемах, являются бесщеточными, двигатели постоянного тока с матовыми постоянными магнитами иногда используются в качестве серводвигателей из-за их простоты и низкой стоимости. Наиболее распространенным типом щеточного двигателя постоянного тока, используемого в сервоприводах, является двигатель постоянного тока с постоянными магнитами (PMDC).

Бесщеточные двигатели постоянного тока заменяют физические щетки и коммутатор электронными средствами коммутации, обычно с помощью датчиков эффекта Холла или энкодера. Бесщеточные двигатели постоянного тока (BLDC) также используются в сервосистемах.

Двигатели переменного тока, как правило, бесщеточные, хотя существуют некоторые конструкции, такие как универсальный двигатель, которые могут работать как от переменного, так и от постоянного тока — которые имеют щетки и механически коммутируются. Терминология для бесщеточных двигателей переменного тока (BLAC) может быть довольно запутанной, поскольку их также называют двигателями переменного тока с постоянными магнитами (PMAC) или синхронными двигателями с постоянными магнитами (PMSM). Что подводит нас к следующему типу классификации

В то время как двигатели постоянного тока обычно классифицируются как щеточные или бесщеточные, двигатели переменного тока чаще различаются по скорости их вращающегося поля — т.е. синхронные или асинхронные. Напомним из обсуждения AC-DC, что в двигателе переменного тока скорость определяется частотой питающего напряжения и количеством магнитных полюсов. Эта скорость называется синхронной скоростью. В синхронном двигателе ротор вращается с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле статора. В асинхронном двигателе, обычно называемом асинхронным двигателем, ротор вращается со скоростью, меньшей, чем вращающееся магнитное поле статора.

Когда асинхронные двигатели соединены с частотно-регулируемыми приводами, они могут обеспечивать регулирование скорости и производительность, аналогичные серводвигателям, хотя обычно они не имеют обратной связи и, следовательно, не являются настоящими сервоустройствами.

Бесщеточные двигатели переменного тока (BLAC, он же PMSM или PMAC) и бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC) являются синхронными, и оба типа часто используются в качестве серводвигателей. Фактически, некоторые из наиболее распространенных высокопроизводительных промышленных серводвигателей — это 3-фазные синхронные бесщеточные двигатели переменного тока.

Имейте в виду, что всегда есть исключения, особенно в отношении номенклатуры двигателей.Вы можете (и, скорее всего, найдете) найти ресурсы с моторной терминологией, которая отличается от этого поста, или даже новые термины, не рассматриваемые здесь. Просто помните, что ключ к тому, можно ли считать двигатель серводвигателем, заключается в том, используется ли он в замкнутой системе с обратной связью.