网上对这一主题有很多回答,但都说得很片面,今天我们就从伺服电机与步进电机最大的区别来认识它们,只有对伺服电机与步进电机有深入的了解,我们才能更好地选择适合不同工况的工业环境。
首先,拓达官网小编来和大家一起来了解伺服电动机和步进电动机的内部结构:
从结构图上可以比较直观地了解伺服电机和步进电机,下面我们从以下几个方面来了解两者之间的最大差别。
1、不同的控制精度
两相混合步进电动机的步距角一般为3.6°,1.8°;五相混合步进电动机的步距角一般为0.72°,0.36°。还有一些高性能的步进电机,步距角度较小。这种步距角可与德国百格拉公司(BERGER LAHR)生产的三相混合式步进电机相兼容,步距角可设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°和0.036°,与四通公司生产的步距角相容。
电机轴后端的旋转编码器保证了交流伺服电机的控制精度。就松下全数字交流伺服电机而言,由于驱动器内部采用了四倍频技术,所以对带2500线标准编码器的电机,其脉冲当量为360°/10000=0.036°。对具有17位编码器的马达来说,每个驱动器接收217=131072个脉冲马达旋转,也就是说,它的脉冲当量是360°/131072=9.89秒。即1/655步距角为1.8°的步进电机脉冲当量。
它
2、低频特性不同
步进电机低速时,容易发生低频振动。振频与负载状况及驱动性能有关,一般认为振频是电动机空载时起跳频率的一半。这一低频振动现象,是由步进电机的工作原理决定的,对机器的正常运行非常不利。步进电机在低速运行时,一般应采用阻尼技术,如在电机上加阻尼器,或在驱动上加减振器等,以克服低频振动现象。
交流伺服电机运行十分平稳,低速运行时也无振动现象。该系统具有谐振抑制功能,可以解决机械刚度不足的问题,同时该系统内部还具有频率解析机能(FFT),通过 FFT可以检测机械的共振点,便于系统调节。
3、不同矩频特性
步进电机的输出转矩随着转速的提高而减小,在较高转速下转矩会急剧减小,因此其最高工作转速一般在300~600 RPM之间。交流伺服电机输出恒定力矩,即在恒定转速(通常是2000 RPM或3000 RPM)范围内均可输出恒定力矩,在恒定转速以上均可输出恒定功率。
4、不同过载能力
步进电机一般没有过载的能力。具有较强过载能力的交流伺服电机。作为一个例子,松下交流伺服系统具有速度过载和力矩过载的特性。它的最大扭矩是额定扭矩的三倍,可以用来克服启动时惯性负载所产生的扭矩。步进电动机由于没有这样的过载能力,在选型时为了克服这种惯性力矩,往往需要选择较大转矩的电机,而在正常运行中,电动机不需要这么大的转矩,就会出现浪费力矩的现象。
5、不同运行性能
步进电机的控制采用开环控制,启动频率过高或负载过大容易发生丢步或堵转,停止时转速过高容易发生过冲现象,因此,应处理好升、降速度问题,以保证电机的控制精度。在交流伺服驱动系统中,采用闭环控制,可直接采集电机编码器的反馈信号,并在内部形成位置环和速度环,一般不会出现步进电机丢步或过冲现象,控制性能更可靠。
6、不同的速度响应性能
步进马达由静止加速到工作速度(通常是每分钟几百转)需要200~400毫秒。以松下 MSMA 400 W交流伺服电机为例,交流伺服系统从静止加速到3000 RPM的额定转速只需几毫秒,可用于要求快速启停的控制场合。
7、不同运动控制方式
步进电动机与伺服电动机不同的运动控制方式
经过对上述7点的详细分析,我们发现交流伺服系统在很多方面都优于步进电机。但是在一些要求不高的场合中也常采用步进电机作为执行电机。因此,在设计工业控制系统时,应综合考虑控制要求、成本等因素,选择合适的伺服控制系统。