伺服马达的工作原理
1、伺服马达内部包括了一个小型直流马达；一组变速齿轮组；一个反馈可调电位
器；及一块电子控制板。其中，高速转动的直流马达提供了原始动力，带动变速（减
速）齿轮组，使之产生高扭力的输出，齿轮组的变速比愈大，伺服马达的输出扭力也
愈大，也就是说越能承受更大的重量，但转动的速度也愈低。
2、微行伺服马达的工作原理
一个微型伺服马达是一个典型闭环反馈系统减速齿轮组由马达驱动，其终端（输出
端）带动一个线性的比例电位器作位置检测，该电位器把转角坐标转换为一比例电压
反馈给控制线路板，控制线路板将其与输入的控制脉冲信号比较，产生纠正脉冲，并
驱动马达正向或反向地转动，使齿轮组的输出位置与期望值相符，令纠正脉冲趋于为
0，从而达到使伺服马达精确定位的目的。
3、如何控制伺服马达
标准的微型伺服马达有三条控制线，分别为：电源、地及控制。电源 线与地线用于
提供内部的直流马达及控制线路所需的能源，电压通常 介于4V-6V之间，该电源应
尽可能与处理系统的电源隔离（因为伺服马达会产生噪音）。甚至小伺服马达在重负
载时也会拉低放大器的电压，所以整个系统的电源供应的比例必须合理。
4、伺服马达的电源引线
电源引线有三条，如图中所示。伺服马达三条线中红色的线是控制线，接到控制芯片
上。中间的是SERVO工作电源线，一般工作电源是5V。第三条是地线。
5、伺服马达的运动速度
伺服马达的瞬时运动速度是由其内部的直流马达和变速齿轮组的配合决定的，在恒定
的电压驱动下，其数值唯一。但其平均运动速度可通过分段停顿的控制方式来改变，
例如，我们可把动作幅度为90o的转动细分为128个停顿点，通过控制每个停顿点的
时间长短来实现0o- 90o变化的平均速度。对于多数伺服马达来说，速度的单位
由"度数/ 秒"来决定。
6、使用伺服马达的注意事项
除非你使用的是数码式的伺服马达，否则以上的伺服马达输出臂位置只是一个不准确
的大约数。
普通的模拟微型伺服马达不是一个精确的定位器件，即使是使用同一品牌型号的微型
伺服马达产品，他们之间的差别也是非常大的，在同一脉冲驱动时，不同的伺服马达
存在±10o的偏差也是正常的。
正因上述的原因，不推荐使用小于1ms及大于2ms的脉冲作为驱动信号，实际上，伺
服马达的最初设计表也只是在±45o的范围。而且，超出此范围时，脉冲宽度转动角
度之间的线性关系也会变差。
要特别注意，绝不可加载让伺服马达输出位置超过±90o的脉冲信号，否则会损坏伺
服马达的输出限位机构或齿轮组等机械部件。
由于伺服马达的输出位置角度与控制信号脉冲宽度没有明显统一的标准，而且其行程
的总量对于不同的厂家来说也有很大差别，所以控制软件必须具备有依据不同伺服马
达进行单独设置的功能。
伺服马达类型:
DC伺服马达 - DC伺服马达为伺服马达中最早发展的一种，其结构和一般的直流马
达类似，较小型者为了控制方便起见，通常其定子磁场是由永久磁铁所构成，但转子
上的整流片和电刷仍然存在，这也正是DC伺服马达最大的缺点。因电枢电流所产生
的转子磁场方向和定子磁场方向垂直，故可得最大转矩，只要控制电枢电流便可控制
转矩的大小。
同步型(SM)伺服马达 - 此型伺服骂达也称为DC无刷伺服马达，其动作原理和直
流伺服马达一样，只是将定子和转子的角色对调，即转子是由永久磁铁所构成，如此
一来就不需要电刷了。由于定子绕组产生的磁场方向，必须随着转子磁极的位置而变
动，所以它是在检测出转子位置之后，再去控制定子绕组的电流，同样地使定子磁场
和转子磁场方向相垂直，以产生最大转矩。在数百瓦特以下的小容量马达，其效率比
感应型伺服马达优越。同步型伺服马达的定子绕组依电流的流动方式，可分为单向
型和双向型，右为双向型，则通常是以换流器作正弦波的PWM控制，以产生圆滑转
动的旋转磁场。右图为SM型伺服马达的剖面图。永久磁铁有所谓的减磁问题，若电
枢电流过大时，便会发生此种问题，导致马达无法正常产生转矩，所以必须注意电枢
电流不可超过最大额定。
感应型(IM)伺服马达 - 感应型伺服马达的转子为鼠笼型，转子磁场是靠感应电流
所产生的，又因三相感应马达的定子电流可转换成类似直流马达的磁场电流成份与
电枢电流成份，使得感应马达的控制就如同DC伺服马达一样简单，这二种电流成份
为相互垂直的向量，此种控制方式通常就称为向量控 (Vector control)。与SM型
比较起来，IM型较适合做大容量马达的控制。右图为IM型伺服马达的剖面图。DC
伺服马达的适用容量范围为 5~1000W，SM伺服马达适用容量范围30~2000W，
IM伺服马达适用于1000W以上。另外，AC伺服马达还有一种称为2相伺服马达，
这种马达被使用得很早，它是一种高电阻转子的鼠笼型感应马达，其性能比其它的
AC伺服马达差，较无发展力。