伺服電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的區(qū)別和性能比較

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯伺服電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的區(qū)別和性能比較 嚴(yán)格來說，步進(jìn)電機(jī)也屬于伺服電機(jī)的一種，伺服電機(jī)是特指可以精確受控的電機(jī)(指轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角、行程可控等等)，包括直流伺服電機(jī)、溝通伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)，但不嚴(yán)格時(shí)則多數(shù)指交/直流伺服電機(jī)。 與交直流伺服電機(jī)相比，步進(jìn)電機(jī)最大的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速均可便利的精確掌握，掌握系統(tǒng)簡潔，它采納挨次脈沖驅(qū)動(dòng)，依次序在定子間接入不同脈沖電流次序，導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)的齒間磁力差距而拉動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，掌握脈沖的數(shù)量直接對應(yīng)著轉(zhuǎn)子的齒步數(shù)，因此不嚴(yán)格要求時(shí)，可以省略位置傳感器，而且停轉(zhuǎn)后有自鎖力量，掌握起來比交直流電機(jī)簡單得多，所以是最常用的伺服電機(jī)，特殊是在

2、小功率、小體積的電控機(jī)械中居統(tǒng)治地位。但步進(jìn)電機(jī)最大的缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩比較小、功率比較小(最大也只是在KW級別)，轉(zhuǎn)動(dòng)的平順性也不算好，一般用于小型機(jī)電系統(tǒng)。而交直流伺服電機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是功率大(可達(dá)數(shù)百kw)、轉(zhuǎn)矩大、速度范圍極高(可以極慢也可以極快)，而且轉(zhuǎn)矩順滑、抖動(dòng)小，一般用于大型、高性能數(shù)控系統(tǒng)，但交/直流伺服系統(tǒng)的掌握都很簡單，都需要精確的轉(zhuǎn)角傳感器或者位置傳感器做閉環(huán)掌握，算法簡單，而且成本昂揚(yáng)、體積浩大。直流伺服電機(jī)一般采納電壓掌握，少數(shù)也可以采納電流掌握，電壓或電流與電機(jī)的轉(zhuǎn)速之間存在著肯定的函數(shù)關(guān)系，掌握系統(tǒng)依據(jù)角度傳感器反饋的信號，掌握這個(gè)電機(jī)電壓，最終達(dá)到掌握電機(jī)的轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)角。

3、 步進(jìn)電機(jī)原理步進(jìn)電機(jī)作為掌握用的特種電機(jī)，是將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的步進(jìn)角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^掌握脈沖個(gè)數(shù)來掌握角位移量，從而達(dá)到精確定位的目的；同時(shí)可以通過掌握脈沖頻率來掌握電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的，轉(zhuǎn)變繞組的通電挨次，電機(jī)就會(huì)反轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)器原理步進(jìn)電機(jī)需要使用專用的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)器由脈沖發(fā)生掌握單元、功率驅(qū)動(dòng)單元、愛護(hù)單元等組成。功率驅(qū)動(dòng)單元將脈沖發(fā)生掌握單元生成的脈沖放大，與步進(jìn)電機(jī)直接耦合，屬于步進(jìn)電機(jī)與微掌握器的功率接口。 掌握

4、指令單元，接收脈沖與方向信號，對應(yīng)的脈沖發(fā)生掌握單元對應(yīng)生成一組相應(yīng)相數(shù)的脈沖，經(jīng)過功率驅(qū)動(dòng)單元后送到步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)在對應(yīng)方向上轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。 驅(qū)動(dòng)器的脈沖給定方式打算了步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行方式，如下：（1）m相單m拍運(yùn)行（2）m相雙m拍運(yùn)行（3）m相單、雙m拍運(yùn)行（4）細(xì)分驅(qū)動(dòng)，需要驅(qū)動(dòng)器給出不同幅值的驅(qū)動(dòng)信號步進(jìn)電機(jī)有一些重要的技術(shù)數(shù)據(jù)，如最大靜轉(zhuǎn)矩、起動(dòng)頻率、運(yùn)行頻率等。一般來說步距角越小，電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩越大，則起動(dòng)頻率和運(yùn)行頻率越高，所以運(yùn)行方式中強(qiáng)調(diào)了細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)，該方式提高了步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩和辨別率，完全消退了電機(jī)的低頻振蕩。所以細(xì)分驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)性能優(yōu)與其他類型驅(qū)動(dòng)器。伺服電機(jī)內(nèi)部的

5、轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動(dòng)器掌握的U/V/W三相電形成電磁場，轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器依據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。伺服電機(jī)原理伺服電動(dòng)機(jī)又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，在自動(dòng)掌握系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和溝通伺服電動(dòng)機(jī)兩大類。伺服電機(jī)接收到1個(gè)脈沖，就會(huì)旋轉(zhuǎn)1個(gè)脈沖對應(yīng)的角度，從而實(shí)現(xiàn)位移，由于，伺服電機(jī)本身具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，都會(huì)發(fā)出對應(yīng)數(shù)量的脈沖，這樣，和伺服電機(jī)接受的脈沖形成了閉環(huán)，系統(tǒng)就會(huì)知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機(jī)，同時(shí)又收了多少脈沖回來，這樣，就能夠很精確

6、的掌握電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)精確的定位。在性能上比較，溝通伺服電機(jī)要優(yōu)于直流伺服電機(jī)，溝通伺服電機(jī)采納正弦波掌握，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，容量可以比較大。直流伺服電機(jī)采納梯形波掌握，相對差一些。直流伺服電機(jī)中無刷伺服電機(jī)比有刷伺服電機(jī)要性能要好。伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動(dòng)器掌握的U/V/W三相電形成電磁場，轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器依據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。 有刷直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器：電動(dòng)機(jī)的工作原理和一般的直流電機(jī)完全相同，驅(qū)動(dòng)器為三閉環(huán)結(jié)構(gòu)，從內(nèi)到外分別為電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)。電流環(huán)的輸出掌握電機(jī)的電樞電壓，電流環(huán)的輸

7、入為速度環(huán)PID的輸出，速度環(huán)的輸入為位置環(huán)的PID輸出，位置環(huán)的輸入即是給定輸入，掌握原理圖如上圖。無刷直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器：供電電源為直流，經(jīng)過內(nèi)部的三相逆變器逆變成U/V/W的溝通電，供應(yīng)電動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)器同樣采納三閉環(huán)掌握結(jié)構(gòu)（電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)），驅(qū)動(dòng)掌握原理同上。溝通伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器：大體可以劃分為功能比較獨(dú)立的功率板和掌握板兩個(gè)模塊，掌握板通過相應(yīng)的算法輸出PWM信號，作為驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)信號，來改逆變器的輸出功率，以達(dá)到掌握三相永磁式同步溝通伺服電機(jī)的目的。功率驅(qū)動(dòng)單元首先通過三相全橋整流電路對輸入的三相電或者市電進(jìn)行整流，得到相應(yīng)的直流電。經(jīng)過整流好的三相電或市電，再通過三相正弦P

8、WM電壓型逆變器變頻來驅(qū)動(dòng)三相永磁式同步溝通伺服電機(jī)，簡潔的說是AC-DC-AC的變流過程。掌握單元是整個(gè)溝通伺服系統(tǒng)的核心,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)位置掌握、速度掌握、轉(zhuǎn)矩和電流掌握。伺服電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的性能比較掌握精度：步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)和拍數(shù)越多，它的精確度就越高，伺服電機(jī)取塊于自帶的編碼器，編碼器的刻度越多，精度就越高；低頻特性：步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易消失低頻振動(dòng)現(xiàn)象，當(dāng)它工作在低速時(shí)一般采納阻尼技術(shù)或細(xì)分技術(shù)來克服低頻振動(dòng)現(xiàn)象，伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)特別平穩(wěn)，即使在低速時(shí)也不會(huì)消失振動(dòng)現(xiàn)象；矩頻特性：步進(jìn)電機(jī)輸出力矩隨轉(zhuǎn)速的上升而下降，高速時(shí)會(huì)急劇下降，伺服電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速內(nèi)為恒力矩輸出，在額定轉(zhuǎn)速上為恒功率輸出；過載力量：步進(jìn)電機(jī)不具備過載力量，伺服電機(jī)有較強(qiáng)的過載力量；運(yùn)行性能：步進(jìn)電機(jī)的掌握為開環(huán)掌握，啟動(dòng)頻率過高或負(fù)載過大易丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時(shí)轉(zhuǎn)速過高易消失過沖現(xiàn)象，溝通伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為閉環(huán)掌握，驅(qū)動(dòng)器可直接對電機(jī)