Ο σερβοκινητήρας αναφέρεται σε έναν ηλεκτρικό κινητήρα που χρησιμοποιείται σε ένα σύστημα σερβομηχανισμού για τον έλεγχο της λειτουργίας των μηχανικών εξαρτημάτων. λειτουργεί ως βοηθητικός κινητήρας και έμμεση συσκευή ρύθμισης ταχύτητας-. Οι σερβοκινητήρες προσφέρουν ακριβή έλεγχο της ταχύτητας και της ακρίβειας θέσης, μετατρέποντας τα σήματα τάσης σε ροπή και ταχύτητα περιστροφής για την κίνηση του ελεγχόμενου αντικειμένου. Η ταχύτητα του ρότορα ενός σερβοκινητήρα ρυθμίζεται από σήματα εισόδου, στα οποία ανταποκρίνεται γρήγορα. Στα συστήματα αυτόματου ελέγχου, οι σερβοκινητήρες χρησιμεύουν ως στοιχεία ενεργοποίησης. Χαρακτηρίζονται από μια μικρή ηλεκτρομηχανική χρονική σταθερά και υψηλή γραμμικότητα, που τους επιτρέπει να μετατρέπουν τα λαμβανόμενα ηλεκτρικά σήματα σε εξόδους γωνιακής μετατόπισης ή γωνιακής ταχύτητας στον άξονα του κινητήρα. Οι σερβοκινητήρες χρησιμοποιούνται ευρέως σε τομείς όπως η ρομποτική, ο βιομηχανικός αυτοματισμός, ο εξοπλισμός κατασκευής μπαταριών ιόντων λιθίου-, ο φωτοβολταϊκός εξοπλισμός, οι εργαλειομηχανές CNC υψηλής ποιότητας και τα μηχανήματα CNC μικρής- κλίμακας. Οι σερβοκινητήρες συνεχούς ρεύματος, συγκεκριμένα, βρίσκουν εφαρμογή σε εξοπλισμό όπως μηχανές EDM, ρομποτικοί χειριστές και μηχανήματα ακριβείας.
Οι σερβοκινητήρες κατηγοριοποιούνται ευρέως σε δύο κύριους τύπους: DC και AC. Οι σερβοκινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος μόνιμου μαγνήτη αντιπροσωπεύουν ένα σημαντικό εξελικτικό βήμα σε αυτόν τον τομέα, με τους σερβοκινητήρες χωρίς ψήκτρες και τους σχετικούς κινητήρες να αποτελούν υποδειγματικά προϊόντα σε αυτήν την κατηγορία. Τα κύρια χαρακτηριστικά τους περιλαμβάνουν την απουσία αυτο-περιστροφής (παρασυρόμενη) όταν η τάση του σήματος ελέγχου είναι μηδέν και μια ταχύτητα περιστροφής που μειώνεται ομοιόμορφα καθώς αυξάνεται η εφαρμοζόμενη ροπή. Μέχρι το 2025, η Κίνα προβλέπεται να επιτύχει υψηλότερο ποσοστό τοπικής προσαρμογής για βασικά εξαρτήματα-όπως οι σερβοκινητήρες-και αναμένεται να αναδειχθεί ως καθαρός εξαγωγέας αυτών των τεχνολογιών. Επιπλέον, προϊόντα όπως οι "έξυπνοι ηλεκτρικοί περιστροφικοί κύλινδροι" χρησιμοποιούν σερβοκινητήρες ως άμεση πηγή ενέργειας. Σε αυτό το πλαίσιο, ο σερβοκινητήρας λειτουργεί ως η κεντρική μονάδα κίνησης, ικανή να αντικαταστήσει τα υδραυλικά συστήματα σύσφιξης που παραδοσιακά απαντώνται στις εργαλειομηχανές CNC. Οι σερβοκινητήρες έχουν επίσης αναγνωριστεί ως ένα από τα κρίσιμα εξαρτήματα στο αναδυόμενο πεδίο της ενσωματωμένης τεχνητής νοημοσύνης.
Ένα σερβοσύστημα (ή μηχανισμός σερβομηχανισμού) είναι ένα αυτόματο σύστημα ελέγχου που έχει σχεδιαστεί για να διασφαλίζει ότι οι ελεγχόμενες μεταβλητές εξόδου-όπως η θέση, ο προσανατολισμός ή η κατάσταση ενός αντικειμένου- παρακολουθούν και ακολουθούν με ακρίβεια τυχόν αυθαίρετες αλλαγές στον στόχο εισόδου (ή το σημείο ρύθμισης). Τα σερβο συστήματα βασίζονται κυρίως σε παλμούς για την τοποθέτηση. Βασικά, η ιδέα είναι η εξής: όταν ένας σερβοκινητήρας λαμβάνει έναν μόνο παλμό, περιστρέφεται μέσω μιας γωνιακής μετατόπισης που αντιστοιχεί σε αυτόν τον παλμό, επιτυγχάνοντας έτσι γραμμική ή περιστροφική κίνηση. Δεδομένου ότι ο ίδιος ο σερβοκινητήρας έχει την ικανότητα να παράγει παλμούς, εκπέμπει αντίστοιχο αριθμό παλμών για κάθε αύξηση της περιστροφής. Αυτό δημιουργεί μια αμοιβαία ανταλλαγή-γνωστή ως "κλειστός βρόχος"-μεταξύ των παλμών που λαμβάνει ο κινητήρας και αυτών που παράγει. Κατά συνέπεια, το σύστημα είναι σε θέση να παρακολουθεί με ακρίβεια πόσοι παλμοί μεταδόθηκαν στον σερβοκινητήρα σε σχέση με το πόσοι ελήφθησαν πίσω. Αυτό επιτρέπει τον έλεγχο υψηλής ακρίβειας στην περιστροφή του κινητήρα, διευκολύνοντας την ακρίβεια τοποθέτησης έως και 0,001 mm. Οι σερβοκινητήρες συνεχούς ρεύματος κατηγοριοποιούνται ευρέως σε τύπους βουρτσισμένου και χωρίς ψήκτρες. Οι βουρτσισμένοι κινητήρες χαρακτηρίζονται από χαμηλό κόστος, απλή κατασκευή, υψηλή ροπή εκκίνησης, μεγάλο εύρος ελέγχου ταχύτητας και ευκολία ελέγχου. Ωστόσο, απαιτούν συντήρηση-συγκεκριμένα, το άβολο έργο της αντικατάστασης βουρτσών άνθρακα-και είναι επιρρεπείς στη δημιουργία ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών, που απαιτούν συγκεκριμένες περιβαλλοντικές συνθήκες για τη λειτουργία τους. Κατά συνέπεια, είναι κατάλληλα-για ευαίσθητες στο κόστος γενικές βιομηχανικές και καταναλωτικές εφαρμογές.
Οι κινητήρες χωρίς ψήκτρες, αντίθετα, διαθέτουν συμπαγές μέγεθος, μικρό βάρος, υψηλή απόδοση ισχύος, γρήγορη απόκριση, υψηλή ταχύτητα περιστροφής, χαμηλή αδράνεια, ομαλή περιστροφή και σταθερή ροπή. Ενώ οι μηχανισμοί ελέγχου τους είναι πιο περίπλοκοι, διευκολύνουν εύκολα την ενσωμάτωση έξυπνου ελέγχου. Επιπλέον, οι μέθοδοι ηλεκτρονικής εναλλαγής τους είναι ευέλικτες, επιτρέποντας είτε τετραγωνικό-κύμα ή ημιτονοειδές-μετατροπή κυμάτων. Αυτοί οι κινητήρες δεν χρειάζονται συντήρηση-, είναι εξαιρετικά αποδοτικοί, λειτουργούν σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, εκπέμπουν ελάχιστη ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία και διαθέτουν μεγάλη διάρκεια ζωής, καθιστώντας τους κατάλληλους για χρήση σε μεγάλη ποικιλία περιβαλλόντων.
Οι σερβοκινητήρες AC είναι επίσης ένας τύπος κινητήρα χωρίς ψήκτρες, που ταξινομούνται σε σύγχρονες και ασύγχρονες κατηγορίες. Σε εφαρμογές ελέγχου κίνησης, γενικά προτιμώνται οι σύγχρονοι κινητήρες λόγω του εκτεταμένου εύρους ισχύος τους, το οποίο επιτρέπει την πραγματοποίηση πολύ υψηλής ισχύος εξόδου. Συνήθως παρουσιάζουν υψηλή αδράνεια και σχετικά χαμηλή μέγιστη ταχύτητα περιστροφής-ένα όριο που μειώνεται γρήγορα καθώς αυξάνεται η ονομαστική ισχύς του κινητήρα. Κατά συνέπεια, είναι ιδανικά για εφαρμογές που απαιτούν ομαλή-λειτουργία με χαμηλή ταχύτητα.
3. Ο ρότορας ενός σερβοκινητήρα αποτελείται από μόνιμους μαγνήτες. Τα τριφασικά ρεύματα U/V/W που ελέγχονται από τον οδηγό του κινητήρα δημιουργούν ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, προκαλώντας την περιστροφή του ρότορα υπό την επίδραση αυτού του πεδίου. Ταυτόχρονα, ο κωδικοποιητής που είναι ενσωματωμένος στον κινητήρα ανατροφοδοτεί σήματα στον οδηγό. ο οδηγός στη συνέχεια συγκρίνει αυτές τις τιμές ανάδρασης με τις τιμές στόχου για να προσαρμόσει τη γωνία περιστροφής του ρότορα. Τελικά, η ακρίβεια τοποθέτησης ενός σερβοκινητήρα καθορίζεται από την ακρίβεια του κωδικοποιητή του (συγκεκριμένα, τον αριθμό γραμμών του). Όσον αφορά τη λειτουργικότητα, οι σερβοκινητήρες AC διαφέρουν από τους σερβοκινητήρες συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες στο ότι ο σερβοκινητήρας AC προσφέρει ανώτερη απόδοση. Αυτό συμβαίνει επειδή χρησιμοποιεί ημιτονοειδή έλεγχο, με αποτέλεσμα την ελάχιστη κυματισμό ροπής. Οι σερβοκινητήρες συνεχούς ρεύματος, αντίθετα, χρησιμοποιούν τραπεζοειδείς κυματομορφές. Ωστόσο, τα σερβομηχανήματα DC είναι απλούστερα στο σχεδιασμό και-οικονομικά.
