サーボモーターは、自動制御装置のアクチュエーターとして使用されるマイクロモーターです。その機能は、電気信号をシャフトの角変位または角速度に変換することです。サーボモーターは、エグゼクティブモーターとも呼ばれ、自動制御システムのアクチュエーターとして使用されます。受信した電気信号を、モーターシャフトの角変位または角速度出力に変換します。「サーボモーター」とは、制御信号に絶対的に従うモーターと理解できます。制御信号が送信される前はローターは静止しており、制御信号が送信されるとローターは即座に回転し、制御信号が消失するとローターは即座に停止します。
サーボモータの分類
サーボモーターは、ACサーボとDCサーボの2種類に分けられます。ACサーボモーターの基本構造は、AC誘導モーター（非同期モーター）と似ています。固定子には、電気角で90°の位相空間変位を持つ2つの界磁巻線Wfと制御巻線WcoWfがあります。一定の交流電圧に接続すると、Wcに印加される交流電圧または位相変化によってモーターの動作が制御されます。ACサーボモーターは、安定した動作、優れた制御性、高速応答、高感度、機械特性と調整特性の厳格な非線形性指標（それぞれ10％～15％未満と15％～25％未満の要件）などの特徴を備えています。
DCサーボモーターの長所と短所
利点: 速度制御は非常に正確で、トルクと速度の特性が非常に優れており、制御原理はシンプルで使いやすく、安価です。 デメリット: ブラシ整流、速度制限、追加抵抗、摩耗粒子（無塵環境および爆発性環境には適していません）。
DCサーボモーターの基本構造は一般的なDCモーターと似ています。モーター速度n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j、ここでEは電機子逆起電力、Kは定数、jは極あたりの磁束、UaとIaは電機子電圧と電機子電流、Raは電機子抵抗です。Uaを変化させるか、φを変化させることでDCサーボモーターの速度を制御できますが、一般的には電機子電圧を制御する方法が採用されています。永久磁石DCサーボモーターでは、界磁巻線が永久磁石に置き換えられ、磁束φは一定です。DCサーボモーターは、優れた線形制御特性と高速な時間応答を備えています。
ACサーボモーターの長所と短所
利点：速度制御特性が良好で、全速度域でスムーズな制御を実現でき、振動がほとんどなく、効率が 90% 以上高く、発熱が少なく、高速制御、高精度の位置制御（エンコーダ精度に依存）、定格動作領域では一定トルク、低慣性、低騒音、ブラシ摩耗なし、メンテナンスフリー（無塵・爆発性環境に適しています）を実現できます。 デメリット: 制御がより複雑になり、PID パラメータを決定するために現場でドライバ パラメータを調整する必要があり、より多くの接続が必要になります。
DC サーボモーターはブラシモーターとブラシレスモーターに分けられます。 ブラシ付きモーターは、コストが低く、構造が簡単で、始動トルクが大きく、速度範囲が広く、制御が容易です。メンテナンスが必要ですが、メンテナンスが容易（カーボンブラシの交換）で、電磁干渉を発生せず、使用環境に対する要件があり、一般的にコストに敏感な一般産業および民生の場面で使用されます。
ブラシレスモーターは、小型、軽量、出力が大きく、応答が速く、回転速度が高く、慣性が小さく、トルクが安定していて回転が滑らかで、制御が複雑で、インテリジェントで電子整流が柔軟で、方形波または正弦波で整流でき、モーターはメンテナンスフリーで効率が高く省エネで、電磁放射が少なく、温度上昇が低く、寿命が長いため、さまざまな環境に適しています。
ACサーボモーターは、いわゆるブラシレスモーターです。同期モーターと非同期モーターに分けられます。現在、モーションコントロールでは、広い出力範囲、大きな出力、大きな慣性、低い最高速度、そして低速という特性から、同期モーターが一般的に使用されています。出力が増加するにつれて一定速度で減速するため、低速で安定した動作に適しています。
サーボモーター内部のローターは永久磁石です。ドライバはU/V/Wの三相電流を制御して電磁場を形成します。ローターはこの磁場の作用を受けて回転します。同時に、モーターに内蔵されたエンコーダーはドライバにフィードバック信号を送信します。最終的に、フィードバック値と目標値を比較することで、ローターの回転角度を調整します。サーボモーターの精度は、エンコーダーの精度（線数）によって決まります。
質問： ACサーボモーターとブラシレスDCサーボモーターの性能の違いは何ですか？
答え: ACサーボモーターは正弦波制御のためトルクリップルが小さく、ブラシレスDCサーボモーターは台形波制御のためACサーボモーターの方が性能が優れています。しかし、ブラシレスDCサーボモーターの制御は比較的シンプルで安価です。
永久磁石ACサーボドライブ技術の急速な発展により、DCサーボシステムは淘汰の危機に瀕しています[/p][p=30,2,left]1980年代以降、集積回路、パワーエレクトロニクス技術、ACおよび可変速ドライブ技術の発展に伴い、永久磁石ACサーボドライブ技術は目覚ましい発展を遂げました。各国の有名電機メーカーが次々と新型ACサーボモーターおよびサーボドライブシリーズ製品を発表しました。ACサーボシステムは現代の高性能サーボシステムの主要な発展方向となり、DCサーボシステムは淘汰の危機に瀕しています。
DC サーボモーターと比較して、永久磁石 AC サーボモーターには主に次の 5 つの利点があります。
サーボモーターの原理
ACサーボモータのステータ構造は、基本的にコンデンサ分相単相非同期モータと同様です。ステータには、90°の位置差を持つ2つの巻線が設けられています。1つは励磁巻線Rfで、常に交流電圧Ufに接続されます。もう1つは制御巻線Lで、制御信号電圧Ucに接続されます。そのため、ACサーボモータは2サーボモータとも呼ばれます。
ACサーボモーターのローターは通常、かご型で作られていますが、サーボモーターの速度範囲を広げ、機械特性を線形にするためには、「回転」現象がなく、応答性能が速くなければなりません。通常のモーターと比較して、ローター抵抗が大きく、慣性モーメントが小さいという2つの特性を持つ必要があります。現在、広く使用されているローター構造には2種類あります。1つは、高抵抗導電性材料で作られたかご型ローターです。ローターの慣性モーメントを減らすために、ローターを細くします。もう1つは、アルミニウム合金で作られた中空カップ型ローターです。カップの壁はわずか0.2〜0.3mmです。中空カップ型ローターは、慣性モーメントが小さく、応答が速く、動作が安定しているため、広く使用されています。
制御電圧がない場合、ACサーボモータのステータには励磁巻線によって発生する脈動磁界のみが存在し、ロータは静止しています。制御電圧が印加されると、ステータに回転磁界が発生し、ロータは回転磁界の方向に回転します。負荷が一定の場合、モータの速度は制御電圧に応じて変化します。制御電圧の位相が逆の場合、サーボモータは逆回転します。
ACサーボモータの動作原理はコンデンサ駆動型単相非同期モータと似ていますが、前者のロータ抵抗は後者よりもはるかに大きくなります。そのため、コンデンサ駆動型非同期モータと比較して、ACサーボモータには以下の3つの顕著な特徴があります。
精密伝動マイクロモーター
「精密伝動マイクロモーター」は、システム内で頻繁に変化する命令を迅速かつ正確に実行し、サーボ機構を駆動して命令に必要な作業を完了することができ、そのほとんどは、以下の要件を満たすことができます。
精密伝動マイクロモーターの種類と構造、性能比較は以下の通りです。
ACサーボモーター
（１）かご型二相ACサーボモータ（かご型ロータが細身、機械特性がほぼ線形、体積と励磁電流が小さい、サーボ出力が低く、低速運転が十分にスムーズではない）。
（２）非磁性カップ形ローター二相ACサーボモーター（中空カップローター、機械的特性はほぼ直線的、体積と励磁電流が大きく、サーボ出力が低く、低速でスムーズに動作する）。
（３）強磁性カップロータ付き２相ACサーボモータ（強磁性材料を使用したカップロータ、ほぼ線形の機械特性、ロータ慣性が大きく、コギング効果が小さく、動作が安定している）。
（4）同期永久磁石ACサーボモーター（永久磁石同期モーター、タコメーター、位置検出素子の同軸一体型ユニットで構成され、ステーターは3相または2相、磁性体ローターにはドライバーが装備されている必要があります。速度範囲が広く、機械特性は定トルクゾーンと定電力ゾーンで構成され、連続的にロックでき、応答性能が速く、出力電力が大きく、トルク変動が小さい。方形波駆動と正弦波駆動の2つの方法があり、制御性能が優れ、電気機械集積化学製品です）。
（５）非同期三相ACサーボモータ（ローターはケージ非同期モータに似ており、ドライバを装備する必要があり、ベクトル制御を採用しているため、定出力速度制御の範囲が広がり、主に工作機械のスピンドル速度制御システムに使用されます）。
ACサーボモーター
（１）かご型二相ACサーボモータ（かご型ロータが細身、機械特性がほぼ線形、体積と励磁電流が小さい、サーボ出力が低く、低速運転が十分にスムーズではない）。
（２）非磁性カップ形ローター二相ACサーボモーター（中空カップローター、機械的特性はほぼ直線的、体積と励磁電流が大きく、サーボ出力が低く、低速でスムーズに動作する）。
（３）強磁性カップロータ付き２相ACサーボモータ（強磁性材料を使用したカップロータ、ほぼ線形の機械特性、ロータ慣性が大きく、コギング効果が小さく、動作が安定している）。
（4）同期永久磁石ACサーボモーター（永久磁石同期モーター、タコメーター、位置検出素子の同軸一体型ユニットで構成され、ステーターは3相または2相、磁性体ローターにはドライバーが装備されている必要があります。速度範囲が広く、機械特性は定トルクゾーンと定電力ゾーンで構成され、連続的にロックでき、応答性能が速く、出力電力が大きく、トルク変動が小さい。方形波駆動と正弦波駆動の2つの方法があり、制御性能が優れ、電気機械集積化学製品です）。
（6）非同期三相ACサーボモータ（ローターはケージ非同期モータに似ており、ドライバを装備する必要があり、ベクトル制御を採用しているため、定出力速度制御の範囲が広がり、主に工作機械のスピンドル速度制御システムに使用されます）。
トルクモーター
（１）直流トルクモータ（扁平構造、極数、スロット数、整流片数、直列導体数が大きく、出力トルクが大きく、低速またはロックローターで連続運転でき、機械・調整特性が良好で、電気機械時定数が小さい）。
（２）ブラシレスDCトルクモーター（ブラシレスDCサーボモーターと構造は似ているが、平らで、極数、スロット数、直列導体の数が多く、出力トルクが大きく、機械特性と調整特性が優れ、寿命が長く、火花が出ず、騒音が低い）。
（３）ケージ型交流トルクモータ（ケージ型ロータ、扁平構造、極数とスロット数が多い、始動トルクが大きい、電気機械時定数が小さい、長期ロックロータ運転、柔らかい機械特性）。
（４）ソリッドロータ付きACトルクモータ（強磁性材料を使用したソリッドロータ、フラット構造、多数の極とスロット、長期ロックロータ、スムーズな操作、柔らかい機械特性）。
ステッピングモーター
（１）リアクティブステッピングモータ（ステータとローターがすべてシリコン鋼板で積層されており、ローターコアに巻線がなく、ステータに制御巻線がある。ステップ角が小さく、始動および動作周波数が高く、ステップ角精度が低い。セルフロックトルク）。
（２）永久磁石ステッピングモータ（永久磁石ローター、ラジアル磁化極性、ステップ角が大きい、始動および動作周波数が低い、保持トルクが大きい、リアクティブタイプより消費電力が低いが、正と負のパルス電流が必要）。
（３）ハイブリッドステッピングモータ（永久磁石ロータ、軸方向磁化極性、高ステップ角精度、保持トルク、小入力電流、リアクティブ磁石と永久磁石の両方）。
さらに、スイッチドリラクタンスモーターとリニアモーターがあります。 スイッチドリラクタンスモーター：ステーターとローターはすべてシリコン鋼板で積層されており、すべて突極であり、同様の極数を持つ大ステップリアクティブステッピングモーターと構造が似ており、ローター位置センサーを備え、トルク方向は電流方向とは関係ありません。速度範囲は狭く、ノイズは大きく、機械特性は定トルク領域、定電力領域、直列励磁特性領域の3つの部分で構成されています。
リニアモーター：構造が簡単で、ガイドレールを二次導体として使用でき、直線往復運動に適しています。高速サーボ性能が良好で、力率と効率が高く、定速運転性能が優れています。
の応用事例 サーボモーター
カメラの設置・固定をサポートする機器として、売れ筋のパン・チルトは固定式と電動式の2種類に分かれています。電動式パン・チルトの制御原理は、サーボモーターの動作原理を採用しています。
例えば、 3軸モーターパン/チルト サーボモーターの一つです。3つのサーボモーターはカメラの3軸の角度を制御します。ジンバルマスターはジャイロセンサーを介してジンバルの姿勢を感知し、サーボモーターを正確に制御することで手ぶれ補正効果を実現します。
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の上 単軸ジンバル、 ピッチ軸とパン軸のサーボモーターを省略（2軸の方が手動で方向制御しやすいため）し、ロール軸のジッターを制御するサーボモーターを1つにすることで機体サイズを縮小しました。重量と体積の削減により、利便性と操作性が向上しました。これは、近年の電動パンチルトの開発においても人気の高いソリューションです。
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