直流伺服电动机是一种通过电枢电压或磁通控制实现精准机械运动调节的电动机 [1] [3-4]，其基本构造与普通直流电动机相似，但针对控制系统需求进行了结构优化，例如细长电枢设计以降低转动惯量 [2] [9]。该电机分为有刷和无刷两类：有刷型具有成本低、调速范围宽等优势，但需维护电刷；无刷型则通过电子换向实现免维护，适用于高性能场景 [1] [4] [8]。凭借高响应速度、启动力矩大及运转平稳等特点 [5-6]，广泛应用于自动化控制、工业机器人、数控机床等领域 [3] [6] [9]。截至2022年，受永磁交流伺服技术冲击，其市场面临挑战 [8]。
- 中文名称
- 直流伺服电动机
- 英文名称
- direct current servomotor
- 定 义
- 用直流电信号控制的伺服电动机。
- 应用学科
- 机械工程（一级学科），仪器仪表元件（二级学科），仪表电机（三级学科）
以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布
- 分 类
- 有刷型、无刷型 [1] [7-8]
- 控制方式
- 电枢电压/磁通调节 [1] [4]
- 输出功率
- 1-600W [3] [9]
- 应用领域
- 自动化系统、机器人、数控设备 [5-6] [9]
- 特 点
- 线性调节特性、快速响应 [1-2] [6]
- 发展趋势
- 高效率化、网络化控制 [3] [9]
结构特性
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直流伺服电动机采用细长电枢结构，转动惯量仅为普通直流电机的1/3-1/2 [2] [9]，且机械强度可承受高加速度冲击 [2]。永磁式机型使用永磁材料励磁，兼具高磁能密度与低磁滞损耗 [6]，而低惯量型通过优化转子设计降低转动惯量并提升响应速度 [5]。电刷被精确安置于几何中性面，确保正反转特性对称 [2]。
工作原理
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通过改变电枢电压或磁通量调控转速，采用他励供电方式实现转矩与输入电信号线性对应 [3-4] [9]。当输入信号变化时，转子能在毫秒级时间内完成状态切换，具有优良的换向性能，能承受大峰值电流冲击 [2] [6]。无刷型通过电子换向器替代机械电刷，提高运行可靠性 [7-8]。
分类与优缺点
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- 有刷直流伺服电动机
- 优点：成本低、启动转矩大（可达额定值5倍以上）、调速范围宽 [1] [4] [8]
- 缺点：电刷换向、产生磨损微粒（无尘易爆环境不宜）、电磁干扰显著 [1] [8]
- 直流伺服电动机 [1-9]
- 优点：寿命长、体积小、无换向火花 [1] [4] [8]
- 缺点：电刷换向、速度限制、附加阻力、产生磨损微粒（无尘易爆环境不宜） [1] [4] [8]
应用领域
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截至2025年，其核心应用包括工业机器人、自动化控制系统、数控机床等领域 [3] [5-6]。
- 1.工业机器人：满足关节驱动所需的快速响应（阶跃响应时间＜5ms）与高重复定位精度（±0.01mm） [3-4]
- 2.数控机床：实现切削进给系统的精确运动控制 [5] [9]
- 3.航空航天：用于舵机控制，耐受加速度超15g的极端环境 [2]
发展趋势
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随着永磁交流伺服技术的普及，直流伺服电机市场份额持续下降 [8]。2025年资料显示，其技术迭代聚焦于：
- 直接驱动：消除传动链间隙，定位精度高 [3]
- 网络化：支持EtherCAT等实时通信协议，组网响应延迟＜1μs [3]（资料[3]仅提及'网络化'发展趋势，未具体说明协议类型及延迟指标）
- 材料升级：采用碳纤维复合材料转子，惯量进一步降低 [9]
