虽然有许多电机类型可供选择，但无刷伺服电机有一些优点，使其成为许多应用中的首选电机。
鲍勃美林
伺服电机
ABB
有许多类型的电机可供工程师选择，哪种是最好的选择取决于每个单独的应用。当决定无刷伺服系统是否可以成为应用程序的最佳解决方案时，问一些基本的问题可以有所帮助。
例如，应用程序是否要求:
•小尺寸和重量(扭矩密度)?
•高效率?
•高可靠性?
•快速循环时间?
•精确控制位置，方向和/或速度?
•可预测的特性(扭矩常数(Kt)，电压常数(Ke)，同步速度)?
如果上面列出的要求是可取的-或必要的-对于特定的应用，那么无刷伺服电机可能是答案。无刷伺服电机可以实现这些特性的原因是由于其设计。
体积小重量轻
在大多数情况下，无刷伺服电机将更小的尺寸和重量比类似的动力电机。由于转子和定子的设计，这种尺寸的减小是可能的。无刷伺服电机使用永磁体(性能最高的钕)附着在转子上，以产生转子的高强度磁场。
电机制造商通常使用两种方法中的一种来绝缘和保护定子组件绕组;清漆和封装。清漆是两种方法中最简单的一种，它使用环氧涂层来保护绕组免受污染和电气短路。
虽然清漆为定子绕组提供了足够的保护，但更好的绝缘方法是使用绝缘树脂完全封装绕组。一个电机的绕组结构完全涂有绝缘树脂可以处理暴露在更恶劣的大气条件下比正常的清漆绕组。这种方法不仅可以保护绕组免受污染物的污染，而且还有助于比单独空气更好地从绕组中传导热量。正因为如此，电机可以承受更大的电流而不会过热-更多的电流转化为更大的扭矩。定子绕组能够承受更大的电流而不过热，以及转子磁铁产生的强磁场，使得无刷设计能够提供小尺寸的封装，可以产生与其他电机类型相当的扭矩，其大小可达两倍。
效率高
伺服电机高效率的主要原因可以归结于转子的设计。如前所述，转子的磁场是由永磁体产生的。磁体可以是内部设计的一部分(磁体插入转子层合板的槽中)，也可以是外部设计的一部分(磁体贴在转子的外表面)。其他技术，如场辅助同步磁阻(FASR)，拥有IE5(大于NEMA超级优级)效率，也受益于永磁式转子。
从效率的角度来看，磁转子的设计优于典型的感应电机，因为感应电机必须诱导转子的磁场，而这种技术涉及到损失。这些损失被永磁转子设计消除。此外，无刷伺服电机仅在需要时使用电力。与其他一些浪费电力的技术不同，伺服电机只使用足够的功率来满足负载要求，当它们不做功时，它们不消耗能量。因为无刷伺服需要伺服驱动器来操作，所以它可以在必要时改变速度。这有助于整个系统的效率，因为它可以减慢电机。
例如，在抽水应用中，流量可以通过改变电机和泵的速度来控制，而不是通过转动阀门来节流泵。在这类应用中，可以利用亲和定律来实现节能。流量与速度成正比，功率与速度的立方成正比。在一个典型的例子中，速度降低20%可以导致能量消耗减少近50%。
可靠性高，周期快
高可靠性
电机的设计考虑到了可靠性。如前所述，定子可以封装在环氧树脂中，这可以保护绕组免受污染物的污染，并将绕组牢固地固定在适当的位置。它还通过消除电晕效应所需的空气来消除不必要的电晕效应(绕组间隙中空气电离引起的放电)。
当涉及到可靠性时，轴承往往是最薄弱的环节，但在大多数情况下，使用从不需要重新润滑脂(终身润滑脂)的高质量球轴承。如果电机的尺寸适合应用，它应该提供多年的服务，而不需要维护。
快速循环时间
尽管在某些情况下，应用程序无法承受更快的速度
在不影响产品质量的情况下进行循环，当然情况并不总是如此。事实是，在大多数情况下，如果任务可以更快地完成，那么产量就可以提高，生产成本就可以降低。无刷伺服电机是专门为这种性能而设计的。
直径
无刷伺服电机故意设计成尽可能小的直径，通常会在每个帧尺寸中提供几个不同的长度(堆栈)。当需要更大的功率时，电机将被建造得更长，而不是增加直径。保持直径尽可能小的原因是为了保持低惯性。惯量越低，转子的加速和减速速度就越快。看看下面的加速度扭矩公式，很容易明白为什么。我们忽略摩擦力矩(Tf)。
Tacc= (Jt)(加速率)+ Tf
由于加速度转矩被限制在给定的转矩量上，由较小的驱动器或电机峰值能力决定，如果惯性(Jt)上升，然后加速度下降。因此，惯性应尽可能低。
J = 1 / 2 W/g(R2）
地点:
惯性
W =重量
G =重力常数(386英寸/秒)2或9.81米/秒2）
半径
看看惯量公式(J)，长度影响重量(W)，但直径有更大的影响，因为得到的半径值是平方(R)2)．
精确控制位置，方向或速度
电子产品已经变得更好更快，伺服电机和驱动器也从中受益。编码器现在可以提供每转数百万次的计数，驱动器的电流、速度和位置循环已经足够快，可以使用所有这些计数。由于有如此高的分辨率，电机可以在期望的位置周围振荡正负100次;然而，这种偏差几乎不会导致偏离所期望的位置。例如，一个23位分辨率的编码器每转可以提供超过800万次计数。如果电机振荡+/- 100计数，那么这意味着机械偏转是+/- 0.004°。如果电机连接到皮带和皮带轮、滚珠丝杠或齿轮箱，对实际负载的影响就会更小。所有这些分辨率导致更严格的控制速度和位置。驱动调试更容易，电机和负载之间的惯性不匹配可以更大。所有这些优点都是驱动器和编码器所使用的电子设备改进的结果。
可预测的特点
无刷伺服电机具有可预测的特性，可用于某些应用。伺服驱动器可以测量电机使用的电流。应用程序工程师可以利用这些信息。例如，如果他们想知道施加了多大的扭矩，他们可以查看电机使用的电流。由于Kt额定为Nm/A，如果已知安培，则可以计算扭矩。例如，让我们假设一个特定的电机有一个Kt= 1 Nm/A，流过电机绕组的电流为2 A。
由于每安培电流产生1nm的扭矩，那么2a将导致2nm的扭矩。(2A × 1nm /A = 2nm)。
转矩常数随温度的变化而变化，所以随着电流的增加，Kt价值会改变。
在许多应用中，这种测量扭矩的方法提供了足够的结果。对于关键应用，应考虑扭矩传感器。
另一个可预测的特征是电压常数(Ke)．像直流电机一样，如果您通过使用外部源旋转电机轴来反向驱动无刷伺服电机，则会在电机绕组上产生电压(BEMF)。典型地，Ke额定电压为伏特/ 1000rpm或(V/ krpm)。如果您要以1000转/分的速度向后驱动电机轴，并在电机引线之间测量100伏(BEMF)，则Ke测量值为100伏。有Ke对于已知的电机，如果您要以2000转/分钟的速度反向驱动该电机，您将期望测量200vac。
交流电压可以通过交流电压表测量三个电机引线中的任何两个。对于一个y连接的电机(三引线)，这将是线对线电压。
反向驱动电机和测量K要容易得多e而不是测量Kt。因此，Ke是测量的，Kt计算
从Ke。
例如，如果Ke= 100 Vac (rms)，首先转换Ke从V/krpm到V/弧度/秒(V/rad/sec)。
Ke= 100vac (rms) = (100V / (1000 / (60 / (2 * pi)))) = 0.9549 V/rad/sec
然后将V/rad/sec乘以3，(0.9549 * 3)= 1.654 Nm/A = Kt
要讨论的最后一个可预测的特征是同步速度。与其他技术不同，随着负载的增加和减少，可以在速度(滑移)上变化，无刷伺服电机以同步速度(无滑移)运行。由于转子的磁场来自磁铁而不是定子的感应，所以转子的磁场总是与定子的磁场同步旋转。例如，如果您命令1800转/分，电机将以1800转/分旋转，而不是1750转/分等等。
虽然并非所有应用都需要无刷伺服技术，但很容易看出为什么这项技术是许多要求苛刻的应用的明确选择。随着电动汽车、agv、机器人和无人机等需求的增加，未来对无刷伺服电机的需求看起来比以往任何时候都要好。
了下:运动控制技巧
