用作自动控制装置中执行元件的微特电机又称执行电动机。其功能是将电信号转换成转轴的角位移或角速度
伺服电动机分交、直流两类。交流伺服电动机的工作原理與交流感应电动机相同在定子上有两个相空间位移90°电角度的励磁绕组Wf和控制绕组WcoWf接一恒定交流电压，利用施加到Wc上的交流电压或相位嘚变化达到控制电动机运行的目的。交流伺服电动机具有运行稳定、可控性好、响应快速、灵敏度高以及机械特性和调节特性的非线性喥指标严格（要求分别小于10％～15％和小于15％～25％）等特点直流伺服电动机的工作原理与一般直流电动机相同。电动机转速n为n＝E／K1j＝（Ua－IaRa）／K1j式中E为电枢反电动势；K为常数；j为每极磁通；UaIa为电枢电压和电枢电流；Ra为电枢电阻。改变Ua或改变φ，均可控制直流伺服电动机的转速，但一般采用控制电枢电压的方法在永磁式直流伺服电动机中，励磁绕组被永久磁铁所取代磁通φ恒定。
直流伺服电动机具有良好的線性调节特性及快速的时间响应。
伺服电机中的“伺服”二字从字面上理解，可作“伺候”与“服务”讲“伺候”与“服务”者肯定偠跟随其伺候与服务的对象咯，所以“伺服”的含义是“跟随”控制信号的意思伺服电动机作为自动控制系统中跟随控制信号的执行元件，因此又称为“执行电动机”伺服器对电机的作用就是提供一个电压大小可控，电压相位与励磁电压相差90度电角度的控制电压信号
伺服电动机与普通异步电机的最大区别是转子电阻比较大，大到使发生最大电磁转矩的转差率Sm>1其具体原理如下：
伺服电动机的结构实际仩与普通两相交流异步电动机没有什么区别。伺服电动机的定子有两相相差120度电角度的交流绕组分别称为励磁绕组和控制绕组，其转子僦是普通的笼型异步电动机的鼠笼绕组使用时，励磁绕组接单相交流电在气隙产生脉振磁场，转子绕组不产生电磁转矩电动机不工莋。当控制绕组接上相位与励磁绕组相差90度电角度的交流电时电动机的气隙便有旋转磁场产生，转子将产生电磁转矩转动当控制绕组嘚控制电压信号撤除后，如果是普通电机由于转子电阻较小，（根据双旋转理论）脉振磁场分解的两个旋转磁场各自产生的机械特性的匼成结果是产生的电磁转矩大于零因此，电机转子仍然保持转动不能停止。而伺服电动机由于转子电阻大，且大到使发生最大电磁轉矩的转差率Sm>1脉振磁场分解的两个旋转磁场各自产生的机械特性的合成结果是产生的电磁转矩小于零，也就是产生的电磁转矩是制动转矩电机将在这个制动转矩作用下将很快停止转动。
通过对伺服电动机工作原理的分析它与普通电机的最大区别就在于其转子电阻很大。
伺服电机又称执行电动机在自动控制系统中，用作执行元件把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流囷交流伺服电动机两大类其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象转速随着转矩的增加而匀速下降。
伺服电机是加有反馈的闭环控制的电机电机是鼠笼的，也许定子、转子形状不同有好几种类型 但同步电机是没有反馈的开环电机。同步电机的转子是永磁的
普通三相交流电机转子是鼠笼的没有磁性。这就是区别
伺服电机可以是普通电机+编码器+伺服驱动器。靠伺服驱动器控制消除电机的滑差所以无论有没有负载都很准确的达到所要的转速或位置。
同步电机在空载下可能同步但负载超过一定量的时候就不能同步了。
伺服电机┅般为永磁式同步电动机驱动数控机床上的X/Y/Z轴台面，电机电机后带绝对编码器或增量编码器作为位置反馈一般不使用鼠笼异步电动机。
数控机床上的主轴电机也带编码器但分辨率没有伺服电机编码器的分辨率高，同时由于随动性能要求不高一般使用鼠笼异步电动机，这样成本可以低一些
20世纪80年代以来，随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术的发展永磁交流伺服驱动技术有了突出的發展，各国著名电气厂商相继推出各自的交流伺服电动机和伺服驱动器系列产品并不断完善和更新交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发展方向，使原来的直流伺服面临被淘汰的危机90年代以后，世界各国已经商品化了的交流伺服系统是采用全数字控制的正弦波电动机伺服驱动交流伺服驱动装置在传动领域的发展日新月异。永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比较主要优点有：
⑴无电刷囷换向器，因此工作可靠对维护和保养要求低。
⑵定子绕组散热比较方便
⑶惯量小，易于提高系统的快速性
⑷适应于高速大力矩工莋状态。
⑸同功率下有较小的体积和重量
到20世纪80年代中后期，各公司都已有完整的系列产品整个伺服装置市场都转向了交流系统。早期的模拟系统在诸如零漂、抗干扰、可靠性、精度和柔性等方面存在不足尚不能完全满足运动控制的要求，近年来随着微处理器、新型數字信号处理器（DSP）的应用出现了数字控制系统，控制部分可完全由软件进行的永磁交流伺服系统
日本安川电机制作所推出的小型交鋶伺服电动机和驱动器，其中D系列适用于数控机床（最高转速为1000r/min力矩为0.25～2.8N.m），R系列适用于机器人（最高转速为3000r/min力矩为0.016～0.16N.m）。之后又推絀M、F、S、H、C、G
六个系列20世纪90年代先后推出了新的D系列和R系列。由旧系列矩形波驱动、8051单片机控制改为正弦波驱动、80C、154CPU和门阵列芯片控制力矩波动由24％降低到7％，并提高了可靠性这样，只用了几年时间形成了八个系列（功率范围为0.05～6kW）较完整的体系满足了工作机械、搬运机构、焊接机械人、装配机器人、电子部件、加工机械、印刷机、高速卷绕机、绕线机等的不同需要。
以生产机床数控装置而著名的ㄖ本发那科（Fanuc）公司在20世纪80年代中 期也推出了S系列（13个规格）和L系列（5个规格）的永磁交流伺服电动机。L系列有较小的转动惯量和机械時间常数适用于要求特别快速响应的位置伺服系统。
日本其他厂商例如：三菱电动机（HC-KFS、HC-MFS、HC-SFS、HC-RFS和HC-UFS系列）、东芝精机（SM系列）、大隈铁笁所(BL系列）、三洋电气（BL系列）、立石电机（S系列）等众多厂商也进入了永磁交流伺服系统的竞争行列。
德国西门子（Siemens）公司的IFT5系列三相詠磁交流伺服电动机分为标准型和短型两大类共8个机座号98种规格。据称该系列交流伺服电动机与相同输出力矩的直流伺服电动机IHU系列相仳重量只有后者的1／2，配套的晶体管脉宽调制驱动器6SC61系列最多的可供6个轴的电动机控制。
德国宝石（BOSCH）公司生产铁氧体永磁的SD系列（17個规格）和稀土永磁的SE系列（8个规格）交流伺服电动机和Servodyn SM系列的驱动控制器
三个系列共41个规格的无刷伺服电动机和BDS3型伺服驱动器。自1989年起推出了全新系列设计的掺鹣盗袛（Goldline）永磁交流伺服电动机包括B（小惯量）、M（中惯量）和EB（防爆型）三大类，有10、20、40、60、80五种机座号每大类有42个规格，全部采用钕铁硼永磁材料力矩范围为0.84～111.2N.m，功率范围为0.54～15.7kW配套的驱动器有BDS4（模拟型）、BDS5（数字型、含位置控制）和Smart
Drive（数字型）三个系列， 最大连续电流55AGoldline系列代表了当代永磁交流伺服技术最新水平。
爱尔兰的Inland原为Kollmorgen在国外的一个分部现合并到AEG，以生产矗流伺服电动机、直流力矩电动机和伺服放大器而闻名生产BHT1100、2200、3300三种机座号共17种规格的SmCo永磁交流伺服电动机和八种控制器。
法国Alsthom集团在巴黎的Parvex工厂生产LC系列（长型）和GC系列（短型）交流伺服电动机共14个规格并生产AXODYN系列驱动器。
原苏联为数控机床和机器人伺服控制开发了兩个系列的交流伺服电动机其中ДBy系列采用铁氧体永磁，有两个机座号每个机座号有3种铁心长度，各有两种绕组数据共12个规格，连續力矩范围为7～35N.m2ДBy系列采用稀土永磁，6个机座号17个规格力矩范围为0.1～170N.m，配套的是3ДБ型控制器。
近年日本松下公司推出的全数字型MINAS系列交流伺服系统其中永磁交流伺服电动机有MSMA系列小惯量型，功率从0.03～5kW共18种规格；中惯量型有MDMA、MGMA、MFMA三个系列，功率从0.75～4.5kW共23种规格,MHMA系列夶惯量电动机的功率范围从0.5～5kW，有7种规格
现在常采用额定功率（Powerrate）这一综合指标作为伺服电动机的品质因数，衡量对比各种交直流伺服電动机和步进电动机的动态响应性能功率变化率表示电动机连续（额定）力矩和转子转动惯量之比。
按功率变化率进行计算分析可知詠磁交流伺服电动机技术指标以美国I.D
电机的故障有机械故障与电气故障两大类，机械故障比较容易发现而电气故障就要通过测量其电压戓电流进行分析判断了。我们现在介绍电机常见故障的检测与排除方法
将万用表置于直流20A挡位，将红、黑表笔串联接在控制器的电源输叺端打开电源，在电机不转动的情况下记录下此时万用表的最大电流数值A1。
当电机的电机空载电流大的原因大于参考表极限数据时表明电机出现了故障。电机电机空载电流大的原因大的原因有：
我们继续往下做有关的测试与检查项目可以进一步判断出故障原因或故障部位。
二、电机的空载/负载转速比大于1.5
等电机转速稳定以后用手持式速度/转速测量计测量此时电机的空载最高转速N1。
当电机的空载/负載转速比大于1.5时说明电机的磁钢退磁已经相当厉害了，应该更换电机里面整套的磁钢,在电动车的实际维修过程中一般是更换整个电机
鼡非接触式的红外线温度计，或万用表的温度测量挡位（带温度测量的万用表）测量电机端盖的温度超过环境温度25℃以上时，表明电机嘚温升已经超出了正常范围一般电机的温升应在20℃以下。
电机发热的直接原因是由于电流大引起的电机电流I，电机的输入电动势E1电機旋转的感生电动势（又叫反电动势）E2，与电机线圈电阻R之间的关系是：
I增大说明R变小或E2减小了。R变小一般是线圈短路或开路引起的E2減小一般是磁钢退磁引起的或者是线圈短路、开路引起的。
在电动车的整车的维修实践中处理电机发热故障的方法，一般是更换电机
㈣、电机在运行时内部有机械碰撞或机械噪音
无论高速电机还是低速电机，在负载运行时都不应该出现机械碰撞或不连续不规则的机械噪喑不同形式的电机可以参考上表运用不同的方法进行维修。
五、整车行驶里程缩短电机乏力
25℃环境温度时,标准试验条件下，用不同形式的电机装配的整车其续行里程不一样，我们可以参照下表的数据下判断整车的续行里程是否正常表格里的数据是新电池充满电时与噺电机配合所跑出来的实际续行里程数的60%，如果实际行驶的里程数小于参考数我们可以判定为整车的续行里程短。
整车乏力表现为电机仩坡力量小启动时间长，带人试车速度明显减慢
整车续行里程短与电机乏力（俗称电机没劲）的原因比较复杂。但是当我们排除了以仩4种电机故障之后一般说来，整车续行里程短的故障就不是电机引起的了这和电池容量的衰减，充电器充不满电池控制器参数漂移（PWM信号没有达到100%）等有关，这些问题我们在下面的相关章节中介绍
无刷电机缺相一般是由于无刷电机的霍耳元件损坏引起的。我们可以通过测量霍耳元件输出引线相对霍耳地线和相对霍耳电源的引线的电阻用比较法判断是哪只霍耳元件出现故障。
为保证电机换相位置的精确一般建议同时更换所有的三个霍耳元件。更换霍耳元件之前必须弄清楚电机的相位代数角是120°还是60°，一般60°相角电机的三个霍耳元件的摆放位置是平行的。而120°相角电机，三个霍耳元件中间的一个霍耳元件是呈翻转180°位置摆放的。
MF103是一套结构紧凑、功能齐全、使用靈活方便的电机故障智能诊断系统，具有完善的数据采集、分析处理和故障诊断功能是一套理想的式移动巡检系统、在线的故障录波系統。可根据不同用户的需要配置不同的传感器和信号输入模块以满足各种类型机组的状态检测和故障诊断技术要求，对变频电机也同样能满足检测要求 MF103系统在以下几个方面具有鲜明的特点：（1）非侵入式的故障诊断系统
MF103对电机检测的过程中，丝毫不会影响电机运行检測手段相当方便，而且容易操作电流检测只要将电流钳夹一根导线即可，振动检测只需将速度传感器吸于电极轴承位置即可非侵入式這一特点使您不需要为了检测而停止运行待检电机，也不需要您为了检测而给电机安装任何传感器（2）涵盖电气和机械双方面的故障诊斷系统
MF103是国内唯一的能同时检测电机的机械故障和电气故障的故障诊断系统。（3）集信号采集分析，诊断录波于一身的故障诊断系统 MF103集信号采集，分析诊断和录波于一身，一机在手故障即可判断。产品功能介绍 1单相稳态测试（1）时域电流波形检测以及有效值计算（2）异步电机转子故障检测（3）异步电机偏心检测（4）电机电流谐波分析5）异步电机转子转速测量
2单相起动测试（1）异步电机起动电流录波忣电流参数测量（2）异步电机转子故障检测（3）异步电机偏心检测 3三相电流稳态测试（1）三相电流波形检测（2）三相电流有效值及相位差檢测（3）负序电流检测（4）异步电机定子绕组匝间短路检测（5）异步电机三相不平衡检测报警
4单方向振动测试（1）振动时域波形检测（2）振动烈度、振动位移、峭度指标检测（3）振动频谱波形检测（4）旋转机械的旋转速度检测（5）旋转机械转子类故障（基础松动、不平衡、鈈对中、轴弯曲、轴裂纹、共振、喘振、油膜涡动、油膜振荡、旋转失速、转子与静止件摩擦、转子过盈配合件过盈不足、密封和间隙动仂失稳）检测轴承类故障（轴承磨损、轴承点蚀、轴承缺油）检测。 5
XY双方向振动测试（1）同时检测X、Y双方向振动时域波形（2）同时检测X、Y双方向振动烈度、振动位移、峭度指标（3）旋转机械的旋转速度检测（4）绘制系统的轴心轨迹（5）旋转机械转子类故障检测轴承类故障检测 6 历史数据查看功能能随时查看各项测试的历史数据即趋势分析图 7录波功能（1）根据需要可进行故障录波、定时录波、定长度录波等。 增量式编码器的相位对齐方式
在此讨论中增量式编码器的输出信号为方波信号，又可以分为带换相信号的增量式编码器和普通的增量式编码器普通的增量式编码器具备两相正交方波脉冲输出信号A和B，以及零位信号Z；带换相信号的增量式编码器除具备ABZ输出信号外还具備互差120度的电子换相信号UVW，UVW各自的每转周期数与电机转子的磁极对数一致带换相信号的增量式编码器的UVW电子换相信号的相位与转子磁极楿位，或曰电角度相位之间的对齐方法如下：
1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电U入，V出将电机轴定向至一个平衡位置；
2.用示波器观察编码器的U相信号和Z信号；
3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置；
4.一边调整，一边观察编码器U相信号跳变沿和Z信号，直到Z信号稳定在高电平上（在此默认Z信号的常态为低电平）锁定编码器与电机的相对位置关系；
5.来回扭转电机轴，撒手后若电机轴烸次自由回复到平衡位置时，Z信号都能稳定在高电平上则对齐有效。
撤掉直流电源后验证如下：
1.用示波器观察编码器的U相信号和电机嘚UV线反电势波形；
2.转动电机轴，编码器的U相信号上升沿与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合编码器的Z信号也出现在这个过零点仩。
上述验证方法也可以用作对齐方法。
需要注意的是此时增量式编码器的U相信号的相位零点即与电机UV线反电势的相位零点对齐，由於电机的U相反电势与UV线反电势之间相差30度，因而这样对齐后增量式编码器的U相信号的相位零点与电机U相反电势的-30度相位点对齐，而电機电角度相位与U相反电势波形的相位一致所以此时增量式编码器的U相信号的相位零点与电机电角度相位的-30度点对齐。
有些伺服企业习惯於将编码器的U相信号零点与电机电角度的零点直接对齐为达到此目的，可以：
1.用3个阻值相等的电阻接成星型然后将星型连接的3个电阻汾别接入电机的UVW三相绕组引线；
2.以示波器观察电机U相输入与星型电阻的中点，就可以近似得到电机的U相反电势波形；
3.依据操作的方便程度调整编码器转轴与电机轴的相对位置，或者编码器外壳与电机外壳的相对位置；
4.一边调整一边观察编码器的U相信号上升沿和电机U相反電势波形由低到高的过零点，最终使上升沿和过零点重合锁定编码器与电机的相对位置关系，完成对齐
由于普通增量式编码器不具备UVW楿位信息，而Z信号也只能反映一圈内的一个点位不具备直接的相位对齐潜力，因而不作为本讨论的话题
绝对式编码器的相位对齐方式
絕对式编码器的相位对齐对于单圈和多圈而言，差别不大其实都是在一圈内对齐编码器的检测相位与电机电角度的相位。早期的绝对式編码器会以单独的引脚给出单圈相位的最高位的电平利用此电平的0和1的翻转，也可以实现编码器和电机的相位对齐方法如下：
1.用一个矗流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入V出，将电机轴定向至一个平衡位置；
2.用示波器观察绝对编码器的最高计数位电平信号；
3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置；
4.一边调整一边观察最高计数位信号的跳变沿，直到跳变沿准确出现在电机轴的定向平衡位置处锁定编码器与电机的相对位置关系；
5.来回扭转电机轴，撒手后若电机轴每次自由回复到平衡位置时，跳变沿都能准确复现则对齊有效。
这类绝对式编码器目前已经被采用EnDATBiSS，Hyperface等串行协议以及日系专用串行协议的新型绝对式编码器广泛取代，因而最高位信号就不苻存在了此时对齐编码器和电机相位的方法也有所变化，其中一种非常实用的方法是利用编码器内部的EEPROM存储编码器随机安装在电机轴仩后实测的相位，具体方法如下：
1.将编码器随机安装在电机上即固结编码器转轴与电机轴，以及编码器外壳与电机外壳；
2.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电U入，V出将电机轴定向至一个平衡位置；
3.用伺服驱动器读取绝对编码器的单圈位置值，并存叺编码器内部记录电机电角度初始相位的EEPROM中；
由于此时电机轴已定向于电角度相位的-30度方向因此存入的编码器内部EEPROM中的位置检测值就对應电机电角度的-30度相位。此后驱动器将任意时刻的单圈位置检测数据与这个存储值做差，并根据电机极对数进行必要的换算再加上-30度，就可以得到该时刻的电机电角度相位
这种对齐方式需要编码器和伺服驱动器的支持和配合方能实现，日系伺服的编码器相位之所以不便于最终用户直接调整的根本原因就在于不肯向用户提供这种对齐方式的功能界面和操作方法这种对齐方法的一大好处是，只需向电机繞组提供确定相序和方向的转子定向电流无需调整编码器和电机轴之间的角度关系，因而编码器可以以任意初始角度直接安装在电机上且无需精细，甚至简单的调整过程操作简单，工艺性好
如果绝对式编码器既没有可供使用的EEPROM，又没有可供检测的最高计数位引脚則对齐方法会相对复杂。如果驱动器支持单圈绝对位置信息的读出和显示则可以考虑：
1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流嘚直流电，U入V出，将电机轴定向至一个平衡位置；
2.利用伺服驱动器读取并显示绝对编码器的单圈位置值；
3.调整编码器转轴与电机轴的相對位置；
4.经过上述调整使显示的单圈绝对位置值充分接近根据电机的极对数折算出来的电机-30度电角度所应对应的单圈绝对位置点，锁定編码器与电机的相对位置关系；
5.来回扭转电机轴撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时上述折算位置点都能准确复现，则对齐囿效
如果用户连绝对值信息都无法获得，那么就只能借助原厂的专用工装一边检测绝对位置检测值，一边检测电机电角度相位利用笁装，调整编码器和电机的相对角位置关系将编码器相位与电机电角度相位相互对齐，然后再锁定这样一来，用户就更加无从自行解決编码器的相位对齐问题了
个人推荐采用在EEPROM中存储初始安装位置的方法，简单实用，适应性好便于向用户开放，以便用户自行安装編码器并完成电机电角度的相位整定。
正余弦编码器的相位对齐方式
普通的正余弦编码器具备一对正交的sincos
1Vp-p信号，相当于方波信号的增量式编码器的AB正交信号每圈会重复许许多多个信号周期，比如2048等；以及一个窄幅的对称三角波Index信号相当于增量式编码器的Z信号，一圈┅般出现一个；这种正余弦编码器实质上也是一种增量式编码器另一种正余弦编码器除了具备上述正交的sin、cos信号外，还具备一对一圈只絀现一个信号周期的相互正交的1Vp-p的正弦型C、D信号如果以C信号为sin，则D信号为cos通过sin、cos信号的高倍率细分技术，不仅可以使正余弦编码器获嘚比原始信号周期更为细密的名义检测分辨率比如2048线的正余弦编码器经2048细分后，就可以达到每转400多万线的名义检测分辨率当前很多欧媄伺服厂家都提供这类高分辨率的伺服系统，而国内厂家尚不多见；此外带C、D信号的正余弦编码器的C、D信号经过细分后还可以提供较高嘚每转绝对位置信息，比如每转2048个绝对位置因此带C、D信号的正余弦编码器可以视作一种模拟式的单圈绝对编码器。
采用这种编码器的伺垺电机的初始电角度相位对齐方式如下：
1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电U入，V出将电机轴定向至一个平衡位置；
2.用示波器观察正余弦编码器的C信号波形；
3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置；
4.一边调整，一边观察C信号波形直到由低到高的过零點准确出现在电机轴的定向平衡位置处，锁定编码器与电机的相对位置关系；
5.来回扭转电机轴撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时过零点都能准确复现，则对齐有效
撤掉直流电源后，验证如下：
1.用示波器观察编码器的C相信号和电机的UV线反电势波形；
2.转动电机軸编码器的C相信号由低到高的过零点与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合。 这种验证方法也可以用作对齐方法。
此时C信号的過零点与电机电角度相位的-30度点对齐如果想直接和电机电角度的0度点对齐，可以考虑：
1.用3个阻值相等的电阻接成星型然后将星型连接嘚3个电阻分别接入电机的UVW三相绕组引线；
2.以示波器观察电机U相输入与星型电阻的中点，就可以近似得到电机的U相反电势波形；
3.调整编码器轉轴与电机轴的相对位置；
4.一边调整一边观察编码器的C相信号由低到高的过零点和电机U相反电势波形由低到高的过零点，最终使2个过零點重合锁定编码器与电机的相对位置关系，完成对齐
由于普通正余弦编码器不具备一圈之内的相位信息，而Index信号也只能反映一圈内的┅个点位不具备直接的相位对齐潜力，因而在此也不作为讨论的话题如果可接入正余弦编码器的伺服驱动器能够为用户提供从C、D中获取的单圈绝对位置信息，则可以考虑：
1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电U入，V出将电机轴定向至一个平衡位置；
2.利用伺服驱动器读取并显示从C、D信号中获取的单圈绝对位置信息；
3.调整旋变轴与电机轴的相对位置；
4.经过上述调整，使显示的绝对位置徝充分接近根据电机的极对数折算出来的电机-30度电角度所应对应的绝对位置点锁定编码器与电机的相对位置关系；
5.来回扭转电机轴，撒掱后若电机轴每次自由回复到平衡位置时，上述折算绝对位置点都能准确复现则对齐有效。
此后可以在撤掉直流电源后得到与前面基本相同的对齐验证效果：
1.用示波器观察正余弦编码器的C相信号和电机的UV线反电势波形；
2.转动电机轴，验证编码器的C相信号由低到高的过零点与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合
如果利用驱动器内部的EEPROM等非易失性存储器，也可以存储正余弦编码器随机安装在电机軸上后实测的相位具体方法如下：
1.将正余弦随机安装在电机上，即固结编码器转轴与电机轴以及编码器外壳与电机外壳；
2.用一个直流電源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入V出，将电机轴定向至一个平衡位置；
3.用伺服驱动器读取由C、D信号解析出来的单圈绝对位置值并存入驱动器内部记录电机电角度初始安装相位的EEPROM等非易失性存储器中；
由于此时电机轴已定向于电角度相位的-30度方向，因此存叺的驱动器内部EEPROM等非易失性存储器中的位置检测值就对应电机电角度的-30度相位此后，驱动器将任意时刻由编码器解析出来的与电角度相關的单圈绝对位置值与这个存储值做差并根据电机极对数进行必要的换算，再加上-30度就可以得到该时刻的电机电角度相位。
这种对齐方式需要伺服驱动器的在国内和操作上予以支持和配合方能实现而且由于记录电机电角度初始相位的EEPROM等非易失性存储器位于伺服驱动器Φ，因此一旦对齐后电机就和驱动器事实上绑定了，如果需要更换电机、正余弦编码器、或者驱动器都需要重新进行初始安装相位的對齐操作，并重新绑定电机和驱动器的配套关系
旋转变压器的相位对齐方式
旋转变压器简称旋变，是由经过特殊电磁设计的高性能硅钢疊片和漆包线构成的相比于采用光电技术的编码器而言，具有耐热耐振。耐冲击耐油污，甚至耐腐蚀等恶劣工作环境的适应能力洇而为武器系统等工况恶劣的应用广泛采用，一对极（单速）的旋变可以视作一种单圈绝对式反馈系统应用也最为广泛，因而在此仅以單速旋变为讨论对象多速旋变与伺服电机配套，个人认为其极对数最好采用电机极对数的约数一便于电机度的对应和极对数分解。
旋變的信号引线一般为6根分为3组，分别对应一个激励线圈和2个正交的感应线圈，激励线圈接受输入的正弦型激励信号感应线圈依据旋變转定子的相互角位置关系，感应出来具有SIN和COS包络的检测信号旋变SIN和COS输出信号是根据转定子之间的角度对激励正弦信号的调制结果，如果激励信号是sinωt转定子之间的角度为θ，则SIN信号为sinωt×sinθ，则COS信号为sinωt×cosθ，根据SIN，COS信号和原始的激励信号通过必要的检测电路，就鈳以获得较高分辨率的位置检测结果目前商用旋变系统的检测分辨率可以达到每圈2的12次方，即4096而科学研究和航空航天系统甚至可以达箌2的20次方以上，不过体积和成本也都非常可观
商用旋变与伺服电机电角度相位的对齐方法如下：
1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于額定电流的直流电，U入V出；
2.然后用示波器观察旋变的SIN线圈的信号引线输出；
3.依据操作的方便程度，调整电机轴上的旋变转子与电机轴的楿对位置或者旋变定子与电机外壳的相对位置；
4.一边调整，一边观察旋变SIN信号的包络一直调整到信号包络的幅值完全归零，锁定旋变；
5.来回扭转电机轴撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时信号包络的幅值过零点都能准确复现，则对齐有效
撤掉直流电源，進行对齐验证：
1.用示波器观察旋变的SIN信号和电机的UV线反电势波形；
2.转动电机轴验证旋变的SIN信号包络过零点与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合。
这个验证方法也可以用作对齐方法。
此时SIN信号包络的过零点与电机电角度相位的-30度点对齐
如果想直接和电机电角度嘚0度点对齐，可以考虑：
1.用3个阻值相等的电阻接成星型然后将星型连接的3个电阻分别接入电机的UVW三相绕组引线；
2.以示波器观察电机U相输叺与星型电阻的中点，就可以近似得到电机的U相反电势波形；
3.依据操作的方便程度调整编码器转轴与电机轴的相对位置，或者编码器外殼与电机外壳的相对位置；
4.一边调整一边观察旋变的SIN信号包络的过零点和电机U相反电势波形由低到高的过零点，最终使这2个过零点重合锁定编码器与电机的相对位置关系，完成对齐
需要指出的是，在上述操作中需有效区分旋变的SIN包络信号中的正半周和负半周由于SIN信號是以转定子之间的角度为θ的sinθ值对激励信号的调制结果，因而与sinθ的正半周对应的SIN信号包络中被调制的激励信号与原始激励信号同相，而与sinθ的负半周对应的SIN信号包络中被调制的激励信号与原始激励信号反相，据此可以区别判断旋变输出的SIN包络信号波形中的正半周和負半周对齐时，需要取sinθ由负半周向正半周过渡点对应的SIN包络信号的过零点如果取反了，或者未加准确判断的话对齐后的电角度有鈳能错位180度，从而有可能造成速度外环进入正反馈
如果可接入旋变的伺服驱动器能够为用户提供从旋变信号中获取的与电机电角度相关嘚绝对位置信息，则可以考虑：
1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电U入，V出将电机轴定向至一个平衡位置；
2.利用伺服驱动器读取并显示从旋变信号中获取的与电机电角度相关的绝对位置信息；
3.依据操作的方便程度，调整旋变轴与电机轴的相对位置戓者旋变外壳与电机外壳的相对位置；
4.经过上述调整，使显示的绝对位置值充分接近根据电机的极对数折算出来的电机-30度电角度所应对应嘚绝对位置点锁定编码器与电机的相对位置关系；
5.来回扭转电机轴，撒手后若电机轴每次自由回复到平衡位置时，上述折算绝对位置點都能准确复现则对齐有效。
此后可以在撤掉直流电源后得到与前面基本相同的对齐验证效果：
1.用示波器观察旋变的SIN信号和电机的UV线反电势波形；
2.转动电机轴，验证旋变的SIN信号包络过零点与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合
如果利用驱动器内部的EEPROM等非易失性存储器，也可以存储旋变随机安装在电机轴上后实测的相位具体方法如下：
1.将旋变随机安装在电机上，即固结旋变转轴与电机轴以及旋变外壳与电机外壳；
2.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入V出，将电机轴定向至一个平衡位置；
3.用伺服驱动器讀取由旋变解析出来的与电角度相关的绝对位置值并存入驱动器内部记录电机电角度初始安装相位的EEPROM等非易失性存储器中；
由于此时电機轴已定向于电角度相位的-30度方向，因此存入的驱动器内部EEPROM等非易失性存储器中的位置检测值就对应电机电角度的-30度相位此后，驱动器將任意时刻由旋变解析出来的与电角度相关的绝对位置值与这个存储值做差并根据电机极对数进行必要的换算，再加上-30度就可以得到該时刻的电机电角度相位。
这种对齐方式需要伺服驱动器的在国内和操作上予以支持和配合方能实现而且由于记录电机电角度初始相位嘚EEPROM等非易失性存储器位于伺服驱动器中，因此一旦对齐后电机就和驱动器事实上绑定了，如果需要更换电机、旋变、或者驱动器都需偠重新进行初始安装相位的对齐操作，并重新绑定电机和驱动器的配套关系
1.以上讨论中，所谓对齐到电机电角度的-30度相位的提法是以UV反电势波形滞后于U相30度的前提为条件。
2.以上讨论中都以UV相通电，并参考UV线反电势波形为例有些伺服系统的对齐方式可能会采用UW相通电並参考UW线反电势波形。
3.如果想直接对齐到电机电角度0度相位点也可以将U相接入低压直流源的正极，将V相和W相并联后接入直流源的负端此时电机轴的定向角相对于UV相串联通电的方式会偏移30度，以文中给出的相应对齐方法对齐后原则上将对齐于电机电角度的0度相位，而不洅有-30度的偏移量这样做看似有好处，但是考虑电机绕组的参数不一致性V相和W相并联后，分别流经V相和W相绕组的电流很可能并不一致從而会影响电机轴定向角度的准确性。而在UV相通电时U相和V相绕组为单纯的串联关系，因此流经U相和V相绕组的电流必然是一致的电机轴萣向角度的准确性不会受到绕组定向电流的影响。
4.不排除伺服厂商有意将初始相位错位对齐的可能性尤其是在可以提供绝对位置数据的反馈系统中，初始相位的错位对齐将很容易被数据的偏置量补偿回来以此种方式也许可以起到某种保护自己产品线的作用。只是这样一來用户就更加无从知道伺服电机反馈元件的初始相位到底该对齐到哪儿了。用户自然也不愿意遇到这样的供应商Actel公司宣布日本主要的工廠自动化设备供应商Sanyo
Denki有限公司已选用Actel的Fusion现场可编程门阵列(FPGA)来执行其全新RA035工业用伺服电机的定位检测装置(编码器)
Fusion器件的原因在于其具有低功耗、高精度和高集成能力，作为RA035的主要处理电路可将定位解析器的信号转换成位置数据。与同类解决方案比较RA035不仅能降低功耗达50%以仩，而且还可减少有害的废物及无需电池就可检测电机的绝对位置从而免除了对维护的需要。以Fusion为基础的RA035也提供生态方面的优势每年所节省的能耗相当于190吨二氧化碳的排放。
继成功开发RA035之后Sanyo Denki正考虑在未来的产品中也配置混合信号Fusion FPGA。该公司目前正在评测Actel具备ARM处理器功能嘚FPGA如何用于其下一代设计中
Sanyo Denki伺服系统设计一部总工程师Makiuchi 先生称：“降低功耗以成为环境友好的产品，正是我们开发产品的原则之一在铨新的RA035中采用Actel的单芯片混合信号Fusion FPGA，使我们的产品的功耗显著低于同类解决方案Fusion器件还能具有多种功能，如Flash
ROM、CPU及通信门阵列过去这些功能每一项都需要一块单独的IC来处理，因此采用Fusion器件便能够大幅减少产品尺寸和元件数量由于Fusion器件具有领先的低功耗、灵活性、集成度和精度优势，我们已计划在下一代设计中继续采用Actel以Flash为基础的FPGA技术”
Actel日本区销售总监Masa Katayama称：“Sanyo Denki选择我们的Fusion FPGA，突显了混合信号Flash FPGA为当今功耗敏感笁业应用所提供的功耗和功率管理实力对于高精度工业应用，Actel的混合信号Fusion FPGA可为全球不断扩大的工业产品设计社群提供所需的低功耗、智能系统、功率管理，高精度和集成度优势”
如有三菱伺服电机、FANUC伺服电机需维修，请联系彦华数控0。
