Um servo motor refere-se a um motor elétrico usado em um servo sistema para controlar a operação de componentes mecânicos; ele funciona como motor auxiliar e dispositivo regulador-indireto de velocidade. Os servomotores oferecem controle preciso sobre a velocidade e a precisão da posição, convertendo sinais de tensão em torque e velocidade de rotação para acionar o objeto controlado. A velocidade do rotor de um servo motor é governada por sinais de entrada, aos quais ele responde rapidamente. Nos sistemas de controle automático, os servomotores servem como elementos de atuação; eles são caracterizados por uma pequena constante de tempo eletromecânica e alta linearidade, permitindo-lhes converter sinais elétricos recebidos em deslocamento angular ou saídas de velocidade angular no eixo do motor. Servomotores são amplamente utilizados em áreas como robótica, automação industrial, equipamentos de fabricação de baterias de íons de lítio, equipamentos fotovoltaicos, máquinas-ferramentas CNC-de última geração e máquinas CNC de pequena-escala. Os servo motores DC, especificamente, encontram aplicação em equipamentos como máquinas EDM, manipuladores robóticos e máquinas de precisão.

Os servo motores são amplamente categorizados em dois tipos principais: DC e AC. Os servomotores CA de ímã permanente representam um passo evolutivo significativo neste campo, com os servomotores sem escova e seus acionamentos associados sendo produtos exemplares nesta categoria. Suas características principais incluem a ausência de auto{2}}rotação (deriva) quando a tensão do sinal de controle é zero e uma velocidade de rotação que diminui uniformemente à medida que o torque aplicado aumenta. Até 2025, prevê-se que a China alcance uma taxa mais alta de localização de componentes essenciais-como servomotores-e deverá emergir como um exportador líquido dessas tecnologias. Além disso, produtos como "cilindros rotativos elétricos inteligentes" utilizam servomotores como fonte direta de energia; neste contexto, o servo motor atua como unidade central de acionamento, capaz de substituir os sistemas de fixação hidráulicos tradicionalmente encontrados nas máquinas-ferramenta CNC. Os servo motores também foram identificados como um dos componentes críticos no campo emergente da IA ​​incorporada.

Um sistema servo (ou mecanismo servo) é um sistema de controle automático projetado para garantir que variáveis ​​de saída controladas-como posição, orientação ou estado de um objeto-rastreiem e sigam com precisão quaisquer alterações arbitrárias no alvo de entrada (ou ponto de ajuste). Os sistemas servo dependem principalmente de pulsos para posicionamento. Fundamentalmente, o conceito é o seguinte: quando um servo motor recebe um único pulso, ele gira através de um deslocamento angular correspondente a esse pulso, conseguindo assim um movimento linear ou rotacional. Como o próprio servo motor possui a capacidade de gerar pulsos, ele emite um número correspondente de pulsos para cada incremento de rotação. Isso cria uma troca recíproca-conhecida como "loop fechado"-entre os pulsos recebidos pelo motor e aqueles que ele gera. Conseqüentemente, o sistema é capaz de rastrear com precisão quantos pulsos foram transmitidos ao servo motor versus quantos foram recebidos de volta. Isto permite um controle altamente preciso sobre a rotação do motor, facilitando a precisão do posicionamento até 0,001 mm. Os servo motores DC são amplamente categorizados em tipos com e sem escova. Os motores escovados são caracterizados por baixo custo, construção simples, alto torque de partida, ampla faixa de controle de velocidade e facilidade de controle; no entanto, exigem manutenção-especificamente, a inconveniente tarefa de substituir escovas de carvão-e são propensas a gerar interferência eletromagnética, necessitando de condições ambientais específicas para operação. Conseqüentemente, eles são adequados-para aplicações industriais e de consumo em geral-sensíveis ao custo.

Os motores sem escova, por outro lado, apresentam tamanho compacto, peso leve, alta potência, resposta rápida, alta velocidade de rotação, baixa inércia, rotação suave e torque estável. Embora os seus mecanismos de controlo sejam mais complexos, facilitam facilmente a integração de controlo inteligente; além disso, seus métodos de comutação eletrônica são flexíveis, permitindo a comutação de ondas-quadradas ou senoidais-. Esses motores dispensam-manutenção, são altamente eficientes, operam em temperaturas mais baixas, emitem radiação eletromagnética mínima e possuem uma longa vida útil, tornando-os adequados para uso em uma ampla variedade de ambientes.

Os servomotores CA também são um tipo de motor sem escova, classificados em categorias síncronas e assíncronas. Em aplicações de controle de movimento, os motores síncronos são geralmente preferidos devido à sua extensa faixa de potência, que permite a realização de saídas de potência muito altas. Eles normalmente exibem alta inércia e uma velocidade de rotação máxima relativamente baixa-um limite que diminui rapidamente à medida que a potência nominal do motor aumenta. Conseqüentemente, eles são ideais para aplicações que exigem operação suave e-de baixa velocidade.

3. O rotor de um servo motor consiste em ímãs permanentes. As correntes trifásicas-U/V/W controladas pelo driver do motor geram um campo eletromagnético, fazendo com que o rotor gire sob a influência deste campo. Simultaneamente, o encoder integrado ao motor devolve sinais ao driver; o driver então compara esses valores de feedback com os valores alvo para ajustar o ângulo de rotação do rotor. Em última análise, a precisão de posicionamento de um servo motor é determinada pela precisão de seu codificador (especificamente, sua contagem de linhas). Em termos de funcionalidade, os servo motores CA diferem dos servo motores CC sem escovas porque o servo CA oferece desempenho superior; isso ocorre porque ele utiliza controle senoidal, resultando em ondulação de torque mínima. Os servo motores DC, por outro lado, empregam formas de onda trapezoidais. No entanto, os sistemas servo CC são mais simples em design e mais-econômicos em termos de custo.