如何正確選擇步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)
步進(jìn)電機(jī)主要是依相數(shù)來做分類，而其中又以二相、五相步進(jìn)電機(jī)為目前市場上所廣泛采用。二相步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)最細(xì)可分割為400等分，五相則可分割為1000等分，所以表現(xiàn)出來的特性以五相步進(jìn)電機(jī)較佳、加減速時間較短、動態(tài)慣性較低。
二相/五相步進(jìn)電機(jī)差異比較：
電機(jī)構(gòu)造：
二相步進(jìn)電機(jī)：8個主極4相(2相)4極線圈
五相步進(jìn)電機(jī)：10個主極5相2極線圈
分解能：
二相步進(jìn)電機(jī)：1.8°/0.9°(200、400分割/圈)
五相步進(jìn)電機(jī)：0.72°/0.36°(500、1000分割/圈)，較二相步進(jìn)電機(jī)高出2.5倍
振動性：
二相步進(jìn)電機(jī)：100-200pps之間為低速共振領(lǐng)域，振動較大，無顯著共振點(diǎn)
五相步進(jìn)電機(jī)：低振動，速度—轉(zhuǎn)矩特性，于速度上不及五相步進(jìn)電機(jī)，高速度、高轉(zhuǎn)矩
步進(jìn)電機(jī)是一種離散運(yùn)動的裝置，它和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機(jī)也越來越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢，運(yùn)動控制系統(tǒng)中大多采用步進(jìn)電機(jī)或全數(shù)字式交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行電動機(jī)。雖然兩者在控制方式上相似(脈沖串和方向信號)，但在使用性能和應(yīng)用場合上存在著較大的差異。
現(xiàn)就二者的使用性能作一比較。
一、控制精度不同
兩相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為3.6°、1.8°，五相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為0.72°、0.36°。也有一些高性能的步進(jìn)電機(jī)步距角更小。如四通公司生產(chǎn)的一種用于慢走絲機(jī)床的步進(jìn)電機(jī)，其步距角為0.09°;德國百格拉公司(bergerlahr)生產(chǎn)的三相混合式步進(jìn)電機(jī)其步距角可通過撥碼開關(guān)設(shè)置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了兩相和五相混合式步進(jìn)電機(jī)的步距角。
交流伺服電機(jī)的電機(jī)控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以松下全數(shù)字式交流伺服電機(jī)為例，對于帶標(biāo)準(zhǔn)2500線編碼器的電機(jī)而言，由于驅(qū)動器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù)，其脈沖當(dāng)量為360°/10000=0.036°。對于帶17位編碼器的電機(jī)而言，驅(qū)動器每接收217=131072個脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當(dāng)量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量的1/655。
二、低頻特性不同
步進(jìn)電機(jī)在低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象。振動頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動器性能有關(guān)，一般認(rèn)為振動頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半。這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振動現(xiàn)象對于機(jī)器的'正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動現(xiàn)象，比如在電機(jī)上加阻尼器，或驅(qū)動器上采用細(xì)分技術(shù)等。
交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機(jī)械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能(fft)，可檢測出機(jī)械的共振點(diǎn)，便于系統(tǒng)調(diào)整。
三、矩頻特性不同
步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300～600rpm。
交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速(一般為2000rpm或3000rpm)以內(nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。
四、過載能力不同
步進(jìn)電機(jī)一般不具有過載能力。交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過載能力。以松下交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能力。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的三倍，可用于克服慣性負(fù)載在啟動瞬間的慣性力矩。步進(jìn)電機(jī)因為沒有這種過載能力，在選型時為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，而機(jī)器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)象。
五、運(yùn)行性能不同
步進(jìn)電機(jī)的控制為開環(huán)控制，啟動頻率過高或負(fù)載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度，應(yīng)處理好升、降速問題。交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動器可直接對電機(jī)編碼器反饋信號進(jìn)行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠。
如何正確選擇步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī) [篇2]
1、為了保證控制系統(tǒng)改變不大，應(yīng)選用數(shù)字式伺服系統(tǒng)，可仍采用原來的脈沖控制方式；
2、由于伺服電機(jī)的過載能力強(qiáng)，可以參照原步進(jìn)電機(jī)額定輸出扭矩的1/3來確定伺服電機(jī)的額定扭矩；
3、因為伺服電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速比步進(jìn)電機(jī)要高得多，最好增加減速裝置，讓伺服電機(jī)工作在接近額定轉(zhuǎn)速下，這樣也可以選擇功率更小的電機(jī)，以降低成本。
當(dāng)前伺服電機(jī)趨向步進(jìn)化的具體表現(xiàn)：
1、小體積高功效：采用最新永磁材料及優(yōu)化電機(jī)設(shè)計，使體積較小的電機(jī)也能產(chǎn)生很大的扭矩。同一型號電機(jī)與不同的驅(qū)動器匹配時，最大輸出扭矩不同；相同體積電機(jī)采用不同繞組形式、不同磁極數(shù)時，輸出功率也不相同；
2、抗沖擊扭矩：最大扭矩能達(dá)到額定扭矩的若干倍；
3、采用高性能的磁性材料，高磁能積；
4、電機(jī)和驅(qū)動器上均可帶有溫度監(jiān)視器。
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