Серводвигатели постоянного тока обеспечивают точную механическую регулировку движения посредством регулирования напряжения якоря или магнитного потока. Их базовая структура аналогична обычным двигателям постоянного тока, но они структурно оптимизированы с учетом требований системы управления, например, конструкция тонкого якоря позволяет уменьшить инерцию вращения.
Эти двигатели делятся на коллекторные и бесщеточные: коллекторные двигатели обладают такими преимуществами, как низкая стоимость и широкий диапазон скоростей, но требуют обслуживания щеток; бесщеточные двигатели работают-без обслуживания благодаря электронной коммутации и подходят для высокопроизводительных-приложений. Благодаря высокой скорости отклика, большому пусковому моменту и плавной работе они широко используются в системах автоматического управления, промышленных роботах, станках с ЧПУ и других областях.
Серводвигатели постоянного тока состоят из следующих основных компонентов:
Статор (система магнитного поля): обычно используются постоянные магниты (например, неодим, железо, бор) или электромагниты. Статоры с постоянными магнитами не требуют дополнительного возбуждения, имеют небольшие размеры и очень эффективны: напряженность магнитного поля достигает 0,5 ~ 1,2 Тесла (источник данных: Справочник по электротехнике).
Ротор (якорь): изготовлен из ламинированных листов кремнистой стали со встроенными обмотками, питаемыми от щеток, контактирующих с коммутатором. Диаметр ротора обычно составляет от 20 до 100 мм, что напрямую влияет на выходной крутящий момент.
Коммутатор и щетки: Коммутатор состоит из медных пластин и работает с щетками для переключения направления тока. В высокопроизводительных-серводвигателях используются металлические-графитовые щетки со сроком службы более 5000 часов (см. технический документ ABB).
Датчики (энкодер/резольвер). Включает встроенные-устройства обратной связи по положению, такие как фотоэлектрические энкодеры с разрешением до 17 бит (131072 импульсов/оборот), обеспечивающие точность управления по замкнутому-контуру.