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(dòng)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(dòng)機(jī) 2、直流伺服電動(dòng)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(dòng)器的選型要點(diǎn) 一、概述控制電機(jī)：主要用來(lái)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(hào)轉(zhuǎn)換為角位 移或 線位移； 伺服電機(jī)將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)矩或 轉(zhuǎn)速。對(duì)控制電機(jī)的要求：動(dòng)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(hào)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(gè)

2、部分構(gòu)成。如右圖中，定子由6個(gè)磁極，兩個(gè)相對(duì)的磁極組成一相；轉(zhuǎn)子上有均勻分布的4個(gè)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(gè)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(chǎng)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(dòng)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(dòng)時(shí)（一般由低速）時(shí)二種負(fù)載均要考慮，加速起動(dòng)時(shí)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(zhǎng)度便能確定下來(lái)（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(dòng)電源、及驅(qū)動(dòng)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(lái)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(jiǎn)稱(chēng)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(tái)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(gè)繞組：勵(lì)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(dòng)機(jī)基本相同。只是為減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，電機(jī)做得細(xì)長(zhǎng)一些，工作原理也與直流電機(jī)相同。供電方式：他勵(lì)供電，勵(lì)磁繞組和電樞分別由兩個(gè)獨(dú)立的電源供電。4、選型要點(diǎn)1、計(jì)算負(fù)載慣量，慣量的匹配，越小越好，這樣對(duì)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(jì)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(duì)于絕對(duì)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(kāi)路差動(dòng)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(hào)/命令脈沖正轉(zhuǎn)脈沖/反轉(zhuǎn)脈沖命令符號(hào)/命令脈沖90度相差2信號(hào) 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(jì)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(guò)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(dòng)器的選型要點(diǎn)1、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器的電流 電流是判斷驅(qū)動(dòng)器能力的大小，是選擇驅(qū)動(dòng)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(chēng)電流，通常驅(qū)動(dòng)器有：2.0A、3.5A、6.0A、8.0A等規(guī)格。驅(qū)動(dòng)器的供電電壓 供電電壓是判斷驅(qū)動(dòng)器升速能力的標(biāo)志，常規(guī)電壓供給有：24VDC、40VDC、80VDC、110VDC。 驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分 細(xì)分是控制精度的標(biāo)志，通過(guò)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