Servomotor

Der Begriff „Servo“ stammt vom griechischen Wort für „Sklave“. Ein Servomotor ist ein Motor, der exakt auf das Steuersignal reagiert: Vor dem Anlegen des Steuersignals steht der Rotor still; nach dem Anlegen des Steuersignals beginnt er sich sofort zu drehen; nach dem Wegfall des Steuersignals stoppt er sofort. Ein Servomotor ist ein Mikromotor, der als Aktor in automatischen Steuerungssystemen eingesetzt wird. Seine Funktion besteht darin, elektrische Signale in eine Winkelverschiebung oder Winkelgeschwindigkeit der rotierenden Welle umzuwandeln. Ein Servomotor wird auch als Aktormotor bezeichnet und dient in automatischen Steuerungssystemen dazu, die empfangenen elektrischen Signale in eine Winkelverschiebung oder Winkelgeschwindigkeit an der Motorwelle umzuwandeln.

Servomotoren werden in zwei Hauptkategorien unterteilt: Wechselstrom-Servomotoren und Gleichstrom-Servomotoren.

Der grundlegende Aufbau eines AC-Servomotors ähnelt dem eines AC-Induktionsmotors (Asynchronmotors). Auf dem Stator befinden sich zwei Erregerwicklungen (Wf) und Steuerwicklungen (Wc), die um 90° elektrisch versetzt angeordnet sind. Sie sind an eine konstante Wechselspannung angeschlossen. Durch Ändern der an Wc angelegten Wechselspannung oder der Phase lässt sich der Motorbetrieb steuern. AC-Servomotoren zeichnen sich durch stabilen Betrieb, gute Regelbarkeit, schnelles Ansprechverhalten, hohe Empfindlichkeit und geringe Toleranzen hinsichtlich der Nichtlinearität der mechanischen und Regelkennwerte aus (weniger als 10 % bis 15 % bzw. weniger als 15 % bis 25 %).

Der Grundaufbau eines Gleichstrom-Servomotors ähnelt dem eines herkömmlichen Gleichstrommotors. Die Motordrehzahl n = E / K1j = (Ua – IaRa) / K1j, wobei E die induzierte Gegenspannung des Ankers, K eine Konstante, j der magnetische Fluss pro Pol, Ua und Ia die Ankerspannung bzw. der Ankerstrom und Ra der Ankerwiderstand ist. Durch Ändern von Ua oder φ lässt sich die Drehzahl des Gleichstrom-Servomotors steuern. Üblicherweise erfolgt dies jedoch über die Ankerspannung. Bei Permanentmagnet-Gleichstrom-Servomotoren wird die Erregerwicklung durch Permanentmagnete ersetzt, und der magnetische Fluss φ ist konstant. Gleichstrom-Servomotoren zeichnen sich durch gute lineare Regeleigenschaften und ein schnelles Ansprechverhalten aus.