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主要分為直流伺服電機和交流伺服電機兩大類。交流伺服電機又可分為異步交流伺服電機和同步交流伺服電機. 異步交流伺服電機通常多為鼠籠式轉子的三相感應電動機。同步交流伺服電機按不同轉子結構又分為電磁式和非電磁式兩大類。非電磁式又分為磁滯式、永磁式、反應式多種。現今數控設備中多采用永磁式的電機，稱為永磁同步交流伺服電機。
按照工作原理，編碼器可分為增量式、絕對式、正余弦式編碼器，比較常見的是增量式和絕對式的編碼器。增量式編碼器是將位移轉換成周期性的電信號，再把這個電信號轉變成計數脈沖，用脈沖的個數表示位移的大小。絕對式編碼器的每一個位置對應一個確定的數字碼，因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關，而與測量的中間過程無關。適配增量式編碼器的伺服電機應用最為廣泛，適配絕對式編碼器的伺服電機常見于開機后就要知道準確位置的場合，典型應用如工業機械人等。
伺服電機系統具有位置控制、速度控制、轉矩控制三種功能。位置控制功能應用最為廣泛，適用于對位置精度要求較高的場合。速度控制常見于只對轉速精確控制，對位置沒有要求或要求不高的場合。轉矩控制常見于電機輸出轉矩需要實時調整的場合，轉矩控制方式下可對伺服電機的轉速和最大轉矩進行限制。
伺服電機的定位精度取決于編碼器的分辨率。以2500線增量式編碼器為例，驅動器對電機編碼器信號輸入4倍頻，則控制伺服電機的定位精度為±1/(2500*4)，以角度計算為±360/(2500*4)= ±0.036度，且誤差沒有累積。
伺服驅動器精確控制伺服電機的速度或位置時，必須采集伺服電機編碼器的反饋信號，而不同品牌之間的伺服電機編碼器的型號和規格也各有不同，電機特性也不相同，這就決定了必須同品牌的驅動器和電機配套使用。不同型號之間電機的相電流、相電阻、相電感等參數完全不同，和不適配型號的伺服驅動器相匹配時會出現電機工作不正常、驅動器誤報警等現象，因此須要同型號適配。
伺服電機在額定轉速之內是恒轉矩輸出，超過額定轉速后是恒功率輸出，隨著轉速升高轉矩下降。
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