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[[Datei:Servo1.jpg|mini|Servomotor-Baugruppe, integriert in einen [[Plotter]]]]
Als '''Servomotor''' werden spezielle [[Elektromotor]]en bezeichnet, die die Kontrolle der Winkelposition ihrer Motorwelle sowie der [[Winkelgeschwindigkeit|Drehgeschwindigkeit]] und [[Beschleunigung]] erlauben. Sie bestehen aus einem Elektromotor, der zusätzlich mit einem [[Sensor]] zur Positionsbestimmung ausgestattet ist. Die vom Sensor ermittelte Drehposition der Motorwelle wird kontinuierlich an eine meist außerhalb des eigentlichen Motors angebrachte [[Regler|Regelelektronik]] übermittelt, den so genannten Servoregler, der die Bewegung des Motors entsprechend einem oder mehreren einstellbaren [[Sollwert]]en – wie etwa Soll-Winkelposition der Welle oder Solldrehzahl – in einem [[Regelkreis]] regelt.

Ein elektrischer [[Schrittmotor]] kann ebenso gezielt gesteuert werden, durch den Verzicht auf Sensorik und Regelkreis hat er jedoch insbesondere bei hohen Lasten diverse Nachteile gegenüber dem Servomotor.

== Beschreibung ==
Die Kombination aus Servomotor und Servoregler bildet zusammen den [[Servoantrieb]]. Servomotoren werden in einem geschlossenen Regelkreis betrieben. Der Betrieb kann momenten-, geschwindigkeits- oder positionsgeregelt sein. Kombinationen sind durch die Schachtelung der Regelkreise möglich. Dies ermöglicht eine Anpassung an verschiedenste Anwendungen.

Der Begriff ''Servomotor'' kommt von seinem früheren Einsatzgebiet als Hilfsantrieb (servus lat. Diener) und beschreibt im Gegensatz zu Motorbezeichnungen wie [[Gleichstrom|DC]]-Motor oder [[Drehstrom-Asynchronmaschine|Induktionsmotor]] kein physikalisches Wirkungsprinzip. Ein [[Servoantrieb]] kann einen [[Gleichstrommotor]], einen [[Drehstrom-Asynchronmaschine|Asynchronmotor]] oder einen [[Synchronmotor]], also jede Art Elektromotor enthalten. Die Unterscheidung zu anderen Motoren liegt also nicht im Motor selbst, sondern allein in ihrer Ansteuerung, die in einem geschlossenen Regelkreis betrieben wird (im Gegensatz etwa zum [[Schrittmotor]] oder zum Zuschaltbetrieb am [[Dreiphasenwechselstrom|Drehstromnetz]] wie beispielsweise bei der [[Stern-Dreieck-Schaltung]]).

== Arten von Servomotoren ==
Es existieren diverse Varianten von Servomotoren, darunter Wechselstrom- (AC) und Gleichstrom- (DC) Servomotoren, bürstenlose Gleichstrommotoren (BLDC), sowie Synchron- und Asynchronmotoren. Jede Variante weist spezifische Merkmale und Anwendungsbereiche auf, die sich nach den Erfordernissen bezüglich Präzision, Geschwindigkeit und Drehmoment richten.

Übersicht der verschiedenen Typen von Servomotoren:
* AC-Servomotor: Diese Art von Motor nutzt Wechselstrom als Energiequelle und zeichnet sich durch hohe Leistung und Effizienz aus.
* DC-Servomotor: Betrieben mit Gleichstrom, findet dieser Motor insbesondere bei Anwendungen Anwendung, die eine hohe Anlaufdrehzahl und präzise Drehmomentkontrolle erfordern.
* BLDC-Servomotor: Bürstenlose Gleichstrommotoren sind aufgrund des Verzichts auf Bürsten, die verschleißen können, effizient und zuverlässig. Sie eignen sich besonders für Anwendungen mit hohen Anforderungen an Lebensdauer und geringer Wartung.
* Synchron- und Asynchron-Servomotoren: Synchronmotoren laufen synchron zur Frequenz des Versorgungsstroms und bieten präzise Geschwindigkeitskontrolle. Asynchronmotoren hingegen sind aufgrund ihrer Robustheit und Wirtschaftlichkeit in vielen industriellen Anwendungen weit verbreitet.

Jede dieser Servomotorvarianten hat ihre eigenen Vor- und Nachteile und findet in verschiedenen Anwendungsbereichen Verwendung, je nach den spezifischen Anforderungen der jeweiligen Anwendung.<ref>{{Internetquelle |autor=GROSCHOPP AG Drives & More |url=https://www.groschopp.de/de/motoren/servomotoren |titel=Servomotoren - Dynamische Leistungsfähigkeit im kompakten Design für höchste Ansprüche |werk=https://www.groschopp.de/de/motoren/servomotoren |hrsg=GROSCHOPP AG Drives & More |abruf=2024-02-28}}</ref>

== Aufbau und Funktionsweise ==
Zum genauen Erfassen der Rotorposition ist jeder Servomotor mit einer Messeinrichtung versehen, welche die aktuelle Position (z. B. den zurückgelegten Drehwinkel bezüglich einer Anfangsposition) des Motors bestimmt. Diese Messung erfolgt über einen Drehgeber, z. B. über einen [[Resolver (Winkelgeber)|Resolver]], einen [[Inkrementalgeber]] oder einen [[Absolutwertgeber]].

Die elektronische Regelung vergleicht das Signal dieses Gebers mit einem vorgegebenen Positions-[[Sollwert]]. Liegt eine Abweichung vor, so wird der Motor in diejenige Richtung gedreht, die einen geringeren Verfahrweg zum Sollwert sicherstellt. Dies führt dazu, dass sich die Abweichung verringert. Die Prozedur wiederholt sich solange, bis der aktuelle Wert [[inkrement]]ell oder via [[Approximation]] innerhalb der Toleranzgrenzen des Sollwerts liegt. Dies ist der einfachste Fall der [[Positionsregelung]]. Alternativ können über dieses Prinzip auch Drehmoment und Geschwindigkeit geregelt werden. Dadurch sind zum Beispiel gleichmäßige Fahrprofile bei schwankenden Lasten möglich.

Bei [[Synchronmotor|Synchron-]] oder [[Drehstrom-Asynchronmaschine|Asynchronmotoren]] wird gewöhnlich unterhalb des Positions- und Geschwindigkeitsreglers ein [[Vektorregelung|Vektorregler]] zur Einprägung des [[Drehmoment]]s eingesetzt.

== Anwendungsgebiete ==
Servomotoren besitzen eine Vielzahl von Anwendungsfeldern. Sie werden häufig in industriellen Anlagen verwendet, aber auch in diversen [[Maschine]]n, etwa in [[Werkzeugmaschine]]n, [[Verpackungsmaschine]]n oder [[Industrieroboter]]n.<br />Servomotoren findet man auch in [[Servo]]s, wie sie etwa im Modellbau in ferngesteuerten Fahrzeug-, Flug- oder Schiffsmodellen eingesetzt werden. Allerdings können in einem Servo auch andere Motortypen verbaut sein. Im allgemeinen Sprachgebrauch werden jedoch der „Servo“ und der „Servomotor“ miteinander verwechselt.

Aufgrund ihrer höheren Zuverlässigkeit im Vergleich zu [[Drehspulinstrument]]en werden Servomotoren auch in Anzeigegeräten des Flugwesens und des Militärs eingesetzt.

Für den Anschluss sowie für die Integration in [[Prozessrechner]]-Peripherien werden Servomotoren auch in Modulen mit [[Feldbus]]-Schnittstellen angeboten. Derartige Module werden bereits seit Jahren mit der Feldbusschnittstelle [[CANopen]] nach Kommunikationsprofil DS 301 und Geräteprofil DSP 402 offeriert. Sie sind dazu bestimmt, für die Automatisierung als Kompaktantriebe zu fungieren. (Funktionsbausteine, die einer [[Soft-SPS]] im Prozessrechner nachgeschaltet werden, übernehmen in solchen Fällen die Regelung der Motoren.) DC-Servomotoren werden unter anderem auch mit dem [[Profibus]] DP Interface nach dem [[PROFIdrive]]-Profil ausgestattet. Solche Motoren stehen mit Abgabeleistungen von etwa 40 bis 500 W zur Verfügung. Sie decken damit ausschließlich den Kleinleistungsbereich ab.

== Siehe auch ==
* [[Schrittmotor]]
* [[Servo]]
* [[Feldgerät]]
* [[Servoantrieb]]
* [[Bewegungsregelung]]

== Literatur ==
* G. Henneberger: ''Moderne Servomotoren für Werkzeugmaschinen und Handhabungsgeräte: Hilfsblätter zur Vorlesung''. Institut für Elektrische Maschinen, RWTH Aachen, Aachen 1994.
* Yasuhiko Dote (Hrsg.): ''Brushless servomotors: fundamentals and applications.'' Clarendon Press, Oxford 1990, ISBN 0-19-859372-4.
* Peter Moreton: ''Industrial brushless servomotors.'' Newnes, Oxford 2000, ISBN 0-7506-3931-8.

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Elektromotor]]

Servomotor - Versionsgeschichte

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