Серводвигун відноситься до електродвигуна, який використовується в системі сервоприводу для керування роботою механічних компонентів; він функціонує як допоміжний двигун і непрямий пристрій -регулювання швидкості. Серводвигуни забезпечують точне керування швидкістю та точністю позиціонування, перетворюючи сигнали напруги в крутний момент і швидкість обертання для керування керованим об’єктом. Швидкість ротора серводвигуна регулюється вхідними сигналами, на які він швидко реагує. У системах автоматичного керування виконавчими органами служать серводвигуни; вони характеризуються малою електромеханічною постійною часу та високою лінійністю, що дозволяє їм перетворювати отримані електричні сигнали в кутове зміщення або вихідну кутову швидкість на валу двигуна. Серводвигуни широко використовуються в таких галузях, як робототехніка, промислова автоматизація, обладнання для виробництва літій-іонних акумуляторів, фотоелектричне обладнання, високоякісні-верстати з ЧПК і малі-машини з ЧПК. Серводвигуни постійного струму, зокрема, знаходять застосування в такому обладнанні, як машини EDM, роботизовані маніпулятори та прецизійне обладнання.
Серводвигуни загалом поділяються на два основних типи: постійний і змінний струм. Серводвигуни змінного струму з постійними магнітами є значним еволюційним кроком у цій галузі, а безщіточні серводвигуни та пов’язані з ними приводи є зразковими продуктами в цій категорії. Їх основні характеристики включають відсутність само-обертання (дрейфу), коли напруга керуючого сигналу дорівнює нулю, і швидкість обертання, яка рівномірно зменшується зі збільшенням прикладеного крутного моменту. До 2025 року очікується, що Китай досягне вищого рівня локалізації основних компонентів-таких як серводвигуни-і стане чистим експортером цих технологій. Крім того, такі продукти, як «розумні електричні поворотні циліндри», використовують серводвигуни як пряме джерело живлення; у цьому контексті серводвигун виступає в якості основного приводу, здатного замінити гідравлічні затискні системи, традиційно наявні у верстатах з ЧПК. Серводвигуни також були визначені як один із найважливіших компонентів у новій галузі втіленого ШІ.
Сервосистема (або сервомеханізм) — це автоматична система керування, розроблена для забезпечення того, щоб контрольовані вихідні змінні-такі як позиція об’єкта, орієнтація чи стан-точно відстежували та слідували за будь-якими довільними змінами вхідної цілі (або заданої точки). Сервосистеми в основному покладаються на імпульси для позиціонування. По суті, концепція полягає в наступному: коли серводвигун отримує один імпульс, він обертається через кутове зміщення, що відповідає цьому імпульсу, таким чином досягаючи лінійного або обертального руху. Оскільки сам серводвигун має здатність генерувати імпульси, він випромінює відповідну кількість імпульсів для кожного кроку обертання. Це створює взаємний обмін-відомий як «замкнутий цикл»-між імпульсами, отриманими двигуном, і тими, які він генерує. Таким чином, система здатна точно відстежувати, скільки імпульсів було передано на серводвигун, а скільки було отримано назад. Це забезпечує високоточний контроль над обертанням двигуна, полегшуючи точність позиціонування до 0,001 мм. Серводвигуни постійного струму поділяються на щіточні та безщіточні. Щіткові двигуни відрізняються дешевизною, простотою конструкції, високим пусковим моментом, широким діапазоном регулювання частоти обертання, простотою керування; однак вони потребують технічного обслуговування-зокрема, незручне завдання заміни вугільних щіток-і схильні до генерування електромагнітних перешкод, що вимагає певних умов навколишнього середовища для роботи. Отже, вони добре-підходять-для чутливих до витрат промислових і споживчих застосувань.
Безщіточні двигуни, навпаки, мають компактний розмір, малу вагу, високу вихідну потужність, швидку реакцію, високу швидкість обертання, низьку інерцію, плавне обертання та стабільний крутний момент. Хоча їхні механізми керування є більш складними, вони легко полегшують інтелектуальну інтеграцію керування; крім того, їхні методи електронної комутації є гнучкими, дозволяючи комутацію прямокутної-хвилі або синусоїдальної-хвилі. Ці двигуни-не потребують технічного обслуговування, мають високу ефективність, працюють при нижчих температурах, випромінюють мінімальне електромагнітне випромінювання та мають тривалий термін служби, що робить їх придатними для використання в різноманітних середовищах.
Серводвигуни змінного струму також є типом безщіткових двигунів, які класифікуються на синхронні та асинхронні категорії. У додатках керування рухом синхронні двигуни, як правило, є переважними завдяки їх широкому діапазону потужностей, що дозволяє реалізувати дуже високу вихідну потужність. Зазвичай вони демонструють високу інерцію та відносно низьку максимальну швидкість обертання-обмеження, яке швидко зменшується зі збільшенням номінальної потужності двигуна. Отже, вони ідеально підходять для додатків, які вимагають плавної низько-швидкісної роботи.
3. Ротор у серводвигуні складається з постійних магнітів. Три-фазні U/V/W струми, керовані приводом двигуна, створюють електромагнітне поле, змушуючи ротор обертатися під впливом цього поля. Одночасно кодер, інтегрований у двигун, передає сигнали драйверу; водій потім порівнює ці значення зворотного зв’язку з цільовими значеннями, щоб відрегулювати кут обертання ротора. Зрештою, точність позиціонування серводвигуна визначається точністю його кодера (зокрема, його кількістю рядків). З точки зору функціональності, серводвигуни змінного струму відрізняються від безщіткових серводвигунів постійного струму тим, що сервопривод змінного струму забезпечує чудову продуктивність; це пояснюється тим, що він використовує синусоїдальне керування, що призводить до мінімальної пульсації крутного моменту. Серводвигуни постійного струму, навпаки, використовують трапецієподібні форми хвилі. Однак сервосистеми постійного струму простіші за конструкцією та економічні-ефективніші.
