步進(jìn)電機(jī)與伺服電機(jī)的選型

1、步進(jìn)電機(jī)與伺服電機(jī)及其驅(qū)動器的選型 講師：許漢建控制電機(jī)一、概述二、步進(jìn)電機(jī) 1、結(jié)構(gòu) 2、工作方式 3、選型要點(diǎn)三、伺服電機(jī) 1、交流伺服電動機(jī) 2、直流伺服電動機(jī) 3、選型要點(diǎn)四、步進(jìn)電機(jī)與伺服電機(jī)的區(qū)別五、驅(qū)動器的選型要點(diǎn) 一、概述控制電機(jī)：主要用來完成信息的傳遞與交換，而不是進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。 如：步進(jìn)電機(jī)將電脈沖信號轉(zhuǎn)換為角位 移或 線位移； 伺服電機(jī)將電壓信號轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)矩或 轉(zhuǎn)速。對控制電機(jī)的要求：動作靈敏、準(zhǔn)確、重量輕、體積小、運(yùn)行可靠、耗電少等。 二、步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)將電脈沖信號轉(zhuǎn)換為角位移或線位移；1、結(jié)構(gòu) 步進(jìn)電機(jī)分為反應(yīng)式、永磁式與混合式三種；三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)由定子與轉(zhuǎn)子兩個

2、部分構(gòu)成。如右圖中，定子由6個磁極，兩個相對的磁極組成一相；轉(zhuǎn)子上有均勻分布的4個齒。2、工作方式 步進(jìn)電機(jī)的工作方式可分為：三相單二拍、三相單雙六拍、三相雙三拍等。3、選型要點(diǎn) 1、步距角的選擇 電機(jī)的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電機(jī)軸上，每個當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度（包括減速）。電機(jī)的步距角應(yīng)等于或小于此角度。目前市場上步進(jìn)電機(jī)的步距角一般有0.36度/0.72度（五相電機(jī)）、0.9度/1.8度（二、四相電機(jī)）、1.5度/3度（三相電機(jī)）等。 2、靜力矩的選擇 步進(jìn)電機(jī)的動態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機(jī)的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機(jī)工作的負(fù)載，而負(fù)載

3、可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。單一的慣性負(fù)載和單一的摩擦負(fù)載是不存在的。直接起動時（一般由低速）時二種負(fù)載均要考慮，加速起動時主要考慮慣性負(fù)載，恒速運(yùn)行進(jìn)只要考慮摩擦負(fù)載。一般情況下，靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的2-3倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機(jī)的機(jī)座及長度便能確定下來（幾何尺寸） 3、選型要點(diǎn) 3、電流的選擇 靜力矩一樣的電機(jī)，由于電流參數(shù)不同，其運(yùn)行特性差別很大，可依據(jù)矩頻特性曲線圖，判斷電機(jī)的電流（參考驅(qū)動電源、及驅(qū)動電壓） 4、力矩與功率換算 步進(jìn)電機(jī)一般在較大范圍內(nèi)調(diào)速使用、其功率是變化的，一般只用力矩來衡量，力矩與功率換算如下： P= M =2n/60 P=2nM/60 其P為功率單位為瓦

4、，為每秒角速度，單位為弧度，n為每分鐘轉(zhuǎn)速，M為力矩單位為牛頓米 P=2fM/400(半步工作） 其中f為每秒脈沖數(shù)（簡稱PPS 三、伺服電機(jī)1、交流伺服電機(jī)交流伺服電機(jī)就是一臺兩相交流異步電機(jī)，它的定子上裝有空間互差90度的兩個繞組：勵磁繞組和控制繞組，其結(jié)構(gòu)如圖所示：2、直流伺服電機(jī)直流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)與直流電動機(jī)基本相同。只是為減小轉(zhuǎn)動慣量，電機(jī)做得細(xì)長一些，工作原理也與直流電機(jī)相同。供電方式：他勵供電，勵磁繞組和電樞分別由兩個獨(dú)立的電源供電。4、選型要點(diǎn)1、計算負(fù)載慣量，慣量的匹配，越小越好，這樣對精度和響應(yīng)速度好。2、電機(jī)軸上負(fù)載力矩的折算和加減速力矩的計算。3、轉(zhuǎn)速和編碼器分辨率的確

5、認(rèn)；4、電纜選擇，編碼器電纜雙絞屏蔽的，對于絕對值編碼器是6芯，增量式是4芯。四、步進(jìn)電機(jī)與伺服電機(jī)的區(qū)別1、步進(jìn)電機(jī)與伺服電機(jī)的區(qū)別 項(xiàng)目步進(jìn)電機(jī)伺服電機(jī)位置命令脈沖序列脈沖序列輸入脈沖序列集電極開路差動絕緣光耦合器光耦合器輸入頻率0100kHz01MHz脈沖形式正轉(zhuǎn)脈沖/反轉(zhuǎn)脈沖命令符號/命令脈沖正轉(zhuǎn)脈沖/反轉(zhuǎn)脈沖命令符號/命令脈沖90度相差2信號 2、步進(jìn)電機(jī)與伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理區(qū)別步進(jìn)電機(jī)：以步距角計算旋轉(zhuǎn)角度（360度/500=0.72度）伺服系統(tǒng)：連續(xù)旋轉(zhuǎn)（分辨率：360度/131072=0.00275度）3、步進(jìn)電機(jī)與伺服電機(jī)的性能比較1、控制精度不同；2、低頻特性不同；3、矩頻特性不同；4、過載能力不同；5、運(yùn)行性能不同；6、速度響應(yīng)性能不同；五、驅(qū)動器的選型要點(diǎn)1、步進(jìn)驅(qū)動器驅(qū)動器的電流 電流是判斷驅(qū)動器能力的大小，是選擇驅(qū)動器的重要指標(biāo)之一，通常最大電流要大于電機(jī)的標(biāo)稱電流，通常驅(qū)動器有：2.0A、3.5A、6.0A、8.0A等規(guī)格。驅(qū)動器的供電電壓 供電電壓是判斷驅(qū)動器升速能力的標(biāo)志，常規(guī)電壓供給有：24VDC、40VDC、80VDC、110VDC。 驅(qū)動器的細(xì)分 細(xì)分是控制精度的標(biāo)志，通過增大細(xì)分能改善精度。細(xì)分能增加電機(jī)平穩(wěn)性，通常步