서보 모터 관련 지식 요약

'서보'라는 단어는 그리스어로 '노예'를 뜻하는 단어에서 유래했습니다. '서보 모터'는 제어 신호의 명령에 절대적으로 복종하는 모터로 이해할 수 있습니다. 제어 신호가 전송되면 로터는 즉시 회전하고, 제어 신호가 사라지면 로터는 즉시 회전을 멈춥니다.

서보 모터는 자동 제어 장치의 구동 요소로 사용되는 소형 모터입니다. 서보 모터는 전기 신호를 회전축의 각 변위 또는 각속도로 변환하는 기능을 합니다.

서보 모터는 AC 서보와 DC 서보의 두 가지 범주로 나뉩니다.

교류 서보 모터의 기본 구조는 교류 유도 모터와 유사합니다. 고정자에는 90°의 위상차로 배치된 두 개의 여자 권선 Wf와 제어 권선 Wc가 있으며, 이들은 일정한 교류 전압에 연결됩니다. 모터 작동 제어는 Wc에 인가되는 교류 전압 또는 위상의 변화를 이용하여 이루어집니다. 교류 서보 모터는 부드러운 작동, 우수한 제어성, 빠른 응답 속도, 높은 기동성, 그리고 기계적 특성 및 조정 특성의 엄격한 비선형성 지수(각각 10%~15% 미만 및 15%~25% 미만) 등의 특징을 가지고 있습니다.

직류 서보 모터의 기본 구조는 직류 모터와 유사합니다. 모터 속도 n = E/K1j = (Ua - IaRa)/K1j이며, 여기서 E는 전기자 역기전력, K는 상수, j는 극당 자속, Ua와 Ia는 각각 전기자 전압과 전기자 전류, Ra는 전기자 저항입니다. Ua 또는 phi 값을 변경하여 직류 서보 모터의 속도를 제어할 수 있다는 것이 직류 서보 모터의 전기적 개념이지만, 일반적으로는 전기자 전압을 제어하는 ​​방식을 채택합니다. 영구 자석 직류 서보 모터의 경우, 여자 권선을 영구 자석으로 대체하면 자속 phi가 일정하게 유지됩니다. 직류 서보 모터는 우수한 선형 제어와 빠른 응답 속도를 제공합니다.

직류 서보 모터의 장점과 단점

장점: 정확한 속도 제어, 토크-속도 특성이 매우 우수함, 제어 원리가 간단함, 사용이 간편함, 가격이 저렴함.

단점: 브러시 역회전, 속도 제한, 추가 저항 발생, 연마 입자 발생 (먼지가 없고 폭발 위험이 있는 환경에는 적합하지 않음)

교류 서보 모터의 장점과 단점

장점: 우수한 속도 제어 기능으로 전 속도 범위에서 부드러운 제어가 가능하며, 진동이 거의 없고, 90% 이상의 높은 효율을 자랑하며, 발열이 적고, 고속 제어가 가능하며, 높은 위치 제어 정확도(인코더에 따라 다름)를 제공합니다. 정격 작동 영역에서 일정한 토크를 유지할 수 있고, 관성 모멘트가 낮으며, 소음이 적고, 브러시 마모가 없어 유지 보수가 필요 없습니다(먼지 및 폭발성 환경 제외).

단점: 제어 방식이 더 복잡하고, PID 매개변수를 결정하기 위해 드라이버 매개변수를 현장에서 조정해야 하며, 배선 작업이 더 많이 필요합니다.

DC 서보 모터는 브러시 모터와 브러시리스 모터로 나뉩니다.

브러시 모터는 비용이 저렴하고 구조가 간단하며 시동 토크가 크고 속도 범위가 넓으며 제어가 용이합니다. 유지 보수가 필요하지만 (카본 브러시의 경우) 유지 보수 비용이 절감됩니다. 또한 전자기 간섭이 발생하며 사용 환경에 대한 요구 사항이 있습니다. 일반적으로 비용에 민감한 일반 산업 및 민간 분야에 사용됩니다.

브러시리스 모터는 무게가 가볍고 출력이 크며 응답 속도가 빠르고 고속 회전이 가능하며 관성이 작아 토크가 안정적이고 부드러운 회전을 제공합니다. 복잡한 제어 기능과 지능형 기능을 갖추고 있으며, 전자식 위상 변환을 통해 구형파 또는 정현파 위상 변환이 유연하게 가능합니다. 또한 유지 보수가 필요 없고 에너지 효율이 높으며 전자기파 방출이 적고 온도 상승이 낮아 수명이 길고 다양한 환경에 적합합니다.

AC 서보 모터는 브러시리스 모터의 일종으로 동기 모터와 비동기 모터로 나뉘는데, 현재 모션 제어에는 일반적으로 동기 모터가 사용됩니다. 동기 모터는 출력 범위가 매우 넓고, 출력이 매우 크며, 관성이 크고, 최고 속도가 낮습니다. 출력이 증가함에 따라 속도가 균일하게 감소하므로 저속으로 부드럽게 작동하는 경우에 적합합니다.

서보 모터 로터 내부에는 영구 자석이 있으며, 3상 전기 구동 제어 U/V/W는 전자기장을 형성합니다. 이 전자기장 내에서 로터가 회전하면서 동시에 모터의 엔코더가 구동 장치에 피드백 신호를 보냅니다. 이 피드백 값은 목표값과 비교하여 로터 회전 각도를 조정합니다. 서보 모터의 정밀도는 엔코더의 정밀도(라인 수)에 따라 결정됩니다.

서보 모터란 무엇인가요? 종류는 몇 가지인가요? 각각의 작동 특성은 무엇인가요?

답변: 서보 모터는 실행 모터라고도 하며, 자동 제어 시스템의 최상위 실행 요소로 사용됩니다. 수신된 전기 신호를 모터 축의 각 변위 또는 각속도로 출력합니다.