伺服电机、步进电机工作原理与特点
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伺服电机与步进电机的特点与用途一样吗伺服电机和步进电机都是常见的电机类型,在自动化控制和机械领域中应用广泛。
它们各自具有独特的特点和适用场景,虽然在某些方面有相似之处,但在功能、工作原理和用途上存在一些区别。
伺服电机的特点与用途伺服电机是一种能够根据控制信号精确调节转速和位置的电机。
它具有以下特点:1.高精度控制:伺服电机内置位置反馈装置,可以实时监测电机的位置并进行调节,精度高。
2.高速响应:伺服电机能够快速响应控制信号的变化,适用于需要快速而精确的位置调节的场合。
3.大功率输出:伺服电机通常能够提供较大功率输出,适用于需要驱动较大负载的场合。
4.适用范围广:伺服电机适用于需要高精度位置控制的场合,如工业自动化设备、机械臂、数控机床等。
步进电机的特点与用途步进电机是一种按固定的步进角度运转的电机,它的特点包括:1.简单控制:步进电机控制相对简单,只需提供正确的脉冲信号即可实现旋转,不需要添加位置反馈。
2.低成本:步进电机结构简单、成本较低,适用于对成本有限制的应用领域。
3.稳定性好:步进电机在静止状态下能够保持稳定的位置,适用于需要长时间固定位置的场景。
4.适用范围窄:步进电机适用于一些对位置精度要求不高的应用,如打印机、纺织机械等。
两者的对比虽然伺服电机和步进电机在某些方面有相似之处,如都可以控制转速和位置,但在实际应用中存在明显的区别。
伺服电机适用于对精度和响应速度要求较高的场合,而步进电机适用于一些对成本要求较低、对精度要求不高的场合。
总的来说,伺服电机和步进电机各有其优势和适用范围,需要根据具体的应用场景和要求来选择合适的电机类型,以达到最佳的性能和效果。
以上就是关于伺服电机和步进电机的特点与用途的介绍,希望能帮助您更好地理解这两种电机,并在实际应用中做出正确的选择。
伺服电机与步进电机的区别在自动控制系统中,使用电机作为驱动源十分普遍。
伺服电机(Servo Motor)和步进电机(Stepper Motor)常被使用于工业控制和机器人控制等领域。
虽然两种电机都可以用于控制机械的运动,但它们之间存在显著的差异。
本文将介绍伺服电机和步进电机的区别,以及它们的不同优劣势。
一、工作原理伺服电机和步进电机的工作原理不同。
伺服电机通过反馈控制来实现闭环控制。
伺服电机驱动器根据反馈传感器返回的信息(通常是位置、速度或加速度),根据与期望值的差异进行调整,从而更好地控制电机输出。
伺服电机的反馈控制可以使其在各种负载下快速响应,具有更高的精度。
步进电机基于开环控制,通过输入一个脉冲序列来控制旋转角度。
步进电机的转速和位置取决于控制器发出的脉冲数,一个脉冲会使电机转动一个特定的角度,电机的最大位置精度也取决于控制器脉冲的数量和频率。
二、工作范围伺服电机和步进电机的适用范围也不同。
伺服电机通常适用于精确的位置控制。
它们可以控制机械系统的位置和速度,并准确达到既定的目标。
伺服电机通常安装在需要更小运动误差的场合,如传送带、医疗设备和机器人等。
由于它们通常具有更快的响应速度和更精确的反馈系统,因此它们的性能比步进电机更好。
步进电机可以对转动进行高度精确的控制,因此它们适用于需要较简单位置控制的场合,如打印机、数码相机、自动门、自动售货机等。
步进电机的响应时间较长,因此它们不适用于需要高速响应的应用。
三、控制方式伺服电机和步进电机需要不同的控制方式。
伺服电机一般需要PWM的方式来进行速度和位置控制,需要反馈环来进行控制保证。
使用PWM的控制方式可以调节输入的电流和电压,以实现更好的控制。
相对而言,步进电机的控制比较简单,在控制时只需要向其输入脉冲即可。
四、使用场合伺服电机和步进电机一般应用于不同的场合。
伺服电机一般应用于精密度要求比较高的机械和自动化设备中,如医疗设备、印刷机、自动化生产线、数控机床等。
什么叫伺服电机什么叫步进电机作用及原理伺服电机和步进电机是现代工业自动化系统中常见的电动执行元件,它们在机械领域中扮演着重要角色。
在本文中,我们将介绍什么是伺服电机和步进电机,它们的作用和工作原理。
伺服电机是什么?伺服电机是一种能够根据控制信号来精确控制位置、速度和加速度的电动机。
通常情况下,伺服电机由电机、传感器和控制系统三部分组成。
传感器用于实时监测电机的位置和速度,控制系统根据传感器反馈的信息对电机进行调节,使其达到所需的位置或速度。
伺服电机的作用和原理伺服电机的主要作用是提供精准的位置控制和速度调节。
其工作原理基于反馈闭环控制系统。
当控制系统接收到指令时,传感器会实时监测电机的位置和速度信息,并将反馈信息传送给控制系统。
控制系统根据反馈信息对电机进行调节,使其达到指定的位置或速度。
这种闭环控制系统能够确保电机的运行稳定性和精度。
步进电机是什么?步进电机是一种定角度的电机,它通过依次通入脉冲信号来驱动电机旋转固定的步距角。
步进电机不需要传感器反馈,只需要控制系统发送脉冲信号即可实现旋转。
步进电机的作用和原理步进电机的主要作用是将脉冲信号转化为旋转角度。
其工作原理基于分步运行,当控制系统发送脉冲信号时,步进电机会按照指定的步距角度旋转。
步进电机可以精确控制旋转角度,适用于需要精准定位的场合。
结论伺服电机和步进电机在工业自动化系统中扮演着不同的角色,伺服电机提供精准位置控制和速度调节,而步进电机适用于需要精准定位的场合。
了解伺服电机和步进电机的作用和原理有助于正确选择和应用相应的电机类型,提高工业生产效率和质量。
步进电机与伺服电机区别步进电机和伺服电机是现代工业中常见的两种电动执行元件,它们在自动化控制系统中起着重要作用。
虽然它们都是电动机,但在工作原理、应用领域和性能特点上有着明显的区别。
本文将从几个方面对步进电机和伺服电机进行比较,以帮助读者更好地理解它们之间的差异。
1. 工作原理步进电机:步进电机是一种将电脉冲转变为机械位移的电机,它通过将电流施加到定位磁极上来产生转矩,并通过轴向的步进角来控制位置。
步进电机在不需要传感器反馈的情况下可以实现精确的位置控制。
伺服电机:伺服电机是一种通过与位置或速度传感器配合的反馈系统来控制输出位置、速度或转矩的电机。
伺服电机通常能够更及时地响应控制系统的指令,并且具有更高的精度和性能。
2. 应用领域步进电机:步进电机适用于需要简单位置控制的场合,如打印机、数控机床、3D 打印机等。
由于步进电机没有速度和位置反馈控制,因此在需要更高精度和速度的应用中往往表现不佳。
伺服电机:伺服电机适用于对位置、速度和转矩要求较高的自动化系统中,如飞机控制系统、机器人、医疗设备等。
伺服电机能够根据传感器反馈的信号实现更高精度的闭环控制。
3. 性能特点步进电机:- 简单控制,易于编程。
- 低成本,可靠性高,需使用专用驱动器。
- 无需外部传感器反馈,但容易失步。
- 通常适用于低速、低精度的应用。
伺服电机: - 高性能,精度高。
- 价格较高,需要专用控制器与反馈系统。
-高速响应,稳定性好,适用于高精度、高速度的控制系统。
- 需要传感器反馈,实现闭环控制,准确度更高。
4. 总结综上所述,步进电机和伺服电机在工作原理、应用领域和性能特点上存在明显的区别。
选择合适的电机取决于具体的应用需求,如果需要简单的位置控制且成本较低,步进电机是一个不错的选择;而如果需要更高的精度、速度和稳定性,伺服电机则更为适合。
在实际工程中,我们应根据实际需求来选择适合的电机类型,以确保系统的稳定运行和高效性能。
伺服电机和步进电机的区别伺服电机和步进电机是两种常见的电动机类型,它们在工业和自动化领域中都有着广泛的应用。
虽然它们在操作原理和性能上有所不同,但都是用来将电能转化为机械能以实现精确的运动控制。
本文将从几个方面来详细阐述伺服电机和步进电机的区别。
1. 工作原理:伺服电机是通过将电机转子的位置反馈与控制器中的设定位置进行比较,然后对电机进行调整以保持位置的准确性。
它通常由电机、编码器和控制器组成,控制器通过不断调整电机的输入信号,使其保持在设定的位置。
步进电机则是通过控制电机的脉冲信号来驱动电机转动。
每个脉冲信号将使电机转子移动一个固定的步距,而且步进电机的运动是离散的,它没有位置反馈环路,因此无法实现精确定位和速度控制。
2. 控制方式:伺服电机通常使用闭环控制系统,它能够感知运动过程中的任何位置偏差,并通过调整输入信号来纠正这些偏差。
因此,伺服电机能够实现非常精确的位置和速度控制。
而步进电机通常使用开环控制系统,只需提供恰当的脉冲信号即可使电机转动。
但由于没有位置反馈,当负载变化或步进电机负载过重时,步进电机容易丢步,导致运动位置的误差。
3. 动态响应:伺服电机的动态响应性能优于步进电机。
由于伺服电机有位置反馈环路,并通过控制器实时调整输入信号,所以能够更精确地控制和调节运动位置、速度和加速度。
步进电机的动态响应受限于脉冲信号的频率和步距角。
虽然通过增加脉冲频率可以提高步进电机的转速,但在高速或高负载情况下,步进电机的动态响应性能会下降,容易产生失步现象。
4. 负载承受能力:伺服电机能够以较高的力矩输出进行运动控制,适用于大负载和高精度的应用。
因为其具有位置反馈和动态调整功能,能够根据负载的变化实时调整控制信号,保持较高的运动精度。
相比之下,步进电机的力矩输出相对较低,通常适用于较小的负载和低精度的应用。
步进电机常用于一些相对简单的工作,如印刷、包装和纺织等行业中。
5. 适用领域:由于伺服电机的高精度、高速度和高负载承受能力,它广泛应用于需要精确控制位置、速度或加速度的领域,例如机床、机器人、自动化生产线等。
伺服电机与步进电机的特点与用途一、伺服电机的特点与用途伺服电机是一种能够根据控制信号对位置、速度等进行精确控制的电机。
它具有速度响应快、精度高、抗负载能力强等特点。
伺服电机主要应用于需要高精度、高速度控制的领域,如工业自动化、机器人、航空航天等。
伺服电机的控制系统通常由编码器、控制器和功率驱动器等组成。
通过控制信号调节电机的转速和位置,实现精准的运动控制。
二、步进电机的特点与用途步进电机是一种通过控制脉冲信号来驱动的电机,每接收一个脉冲信号,电机就转动一个固定的步长。
步进电机具有结构简单、控制方便、成本低等特点。
它主要用于需要位置控制而不需要速度控制的场合,如打印机、激光雕刻机等。
步进电机通常由驱动器和控制器组成,通过控制脉冲频率和方向来实现电机的运动控制。
由于步进电机不需要反馈装置,因此在一些简单的场合具有一定的优势。
三、伺服电机与步进电机的比较1.精度:伺服电机的位置控制精度高于步进电机,适用于需要高精度控制的场合。
2.速度响应:伺服电机的速度响应快于步进电机,适用于需要快速响应的场合。
3.负载能力:伺服电机具有较强的抗负载能力,适用于需要承载较大负载的场合。
4.结构复杂度:伺服电机的控制系统较步进电机复杂,成本更高。
5.应用领域:伺服电机适用于需要高精度、高速度、高负载能力的场合,步进电机适用于简单的位置控制场合。
结语综上所述,伺服电机和步进电机各有其特点和优势,根据具体应用场合的要求选择合适的电机类型至关重要。
在工业自动化、机器人、成像设备等领域,伺服电机和步进电机都具有重要的应用价值,可以满足不同领域的精密控制需求。
步进电机与伺服电机的综合比较步进电机和伺服电机是自动化工业生产中常用的执行电机,其应用领域十分相似,但事实上两者之间是存在一定差异的,本文通过说明两者之间的特点和工作原理,进一步分析了两者之间的区别,给实际生产运用提供了参考。
一、步进电机和伺服电机的主要特点(一)步进电机的主要特点1.步进电机没有积累误差。
一般来说,步进电机的精度大约是其实际步距角的3~5%,且不会累积。
2.步进电机在工作时,电脉冲信号会按一定顺序(例如A-B-C-A-B-C等)轮流加到各相绕组上。
3.步进电机与其它电机不同,其实际工作电压和电流可以超过额定大小,但选择时不应偏离额定值太多。
4.步進电机外表允许的最高温度可以达到80-90° C。
5.步进电机的力矩会随着其频率(或速度)的增大而降低。
6.混合式步进电机驱动器的供电电源电压一般是一个较宽的范围。
7.可以通过将电机与驱动器接线的A+和A-(或者B+和B-)对调即可改变其旋转方向。
(二)伺服电机的主要特点1.起动转矩比较大,当一旦给定子提供控制电压,转子就会立即转动,所以伺服电机具有起动快、灵敏度高的特点。
2.运行范围比较广。
3.不会产生自转现象,正常运转的伺服电机一旦失去控制电压,电机立即停止运转。
二、步进电机和伺服电机的工作原理(一)步进电机的工作原理步进电机可以将电脉冲信号转换为机械信号,步进电机每发送一个电脉冲,就可以使其旋转一个固定的角度,称为步距角。
步距角的大小由其转子齿数Zr 和拍数N所决定。
当连续给电机发送多个电脉冲信号时,就可以使其进行连续运行。
此外,可以通过改变发送的电脉冲信号的频率来控制电机转动的速度,从而实现精确定位和调速的目的。
(二)伺服电机的工作原理伺服电机内部也同样由定子和转子组成,其转子是永磁铁,驱动器控制的三相电首先在定子绕组中形成电磁场,而转子在这种电磁场的作用下发生旋转,与此同时伺服电机通过编码器将转动信号反馈给驱动器,通过闭环调节在驱动器内调整转子转动的角度,从而实现精确的定位控制。
伺服电机与步进电机工作原理一样吗伺服电机和步进电机在现代工业领域中被广泛应用,它们分别具有独特的特点和适用场景。
虽然它们都是用来控制运动的电机,但它们的工作原理却有着显著的区别。
伺服电机的工作原理伺服电机是一种能够控制位置、速度和加速度等参数的电机。
它通过与传感器和控制器配合工作,可以实现精确的控制和闭环反馈。
伺服电机通过不断地读取传感器反馈的位置信息,并与目标位置进行比较,通过控制器来调节电机的输出功率,以实现精确的位置控制。
步进电机的工作原理步进电机是一种将输入脉冲信号转化为离散的步进运动的电机。
它通过控制输入的脉冲信号的频率和方向来控制电机的旋转角度。
步进电机不需要外部的传感器和反馈系统,它的位置信息仅依赖于输入的脉冲信号的数量和方向。
两者工作原理的区别伺服电机和步进电机的工作原理有着明显的区别。
伺服电机通过不断地读取传感器反馈的位置信息,并与目标位置进行比较来实现精确的位置控制;而步进电机则是通过控制输入的脉冲信号的数量和方向来控制电机的旋转角度。
可以说,伺服电机是基于闭环控制的,而步进电机是基于开环控制的。
另外,伺服电机通常具有更好的动态响应能力和稳定性,适用于需要高精度、高速度控制的场景;而步进电机主要用于对位置要求不是很高,但需要简单、稳定控制的场景。
在实际应用中,根据需要选择合适的电机类型是非常重要的。
伺服电机适用于对精度和响应速度要求高的场合,而步进电机适用于对成本和控制简易性要求较高的场合。
综上所述,尽管伺服电机和步进电机都是用来控制运动的电机,但它们的工作原理存在着明显的差异,针对不同的应用场景可以选择不同类型的电机来实现最优的控制效果。
步进伺服电机毕业论文步进伺服电机是近年来在控制领域得到广泛应用的一种电动机,它具有定位精度高、响应速度快、使用方便等特点。
本文将从步进伺服电机的基本原理、控制方法以及应用领域等方面进行论述,旨在全面了解步进伺服电机的特性以及其在实际应用中的优势和局限性。
一、步进伺服电机的基本原理1. 步进电机的工作原理步进电机是以脉冲信号为驱动信号的一种电动机,它依靠电磁场的磁极相互作用实现转动。
步进电机的转动角度大小是由电机的结构参数决定的,而每一次转动都需要给电机输入一个脉冲信号,由此使电机顺时针或逆时针旋转一个固定的角度。
2. 伺服电机的工作原理伺服电机是一种能够通过反馈控制系统来精确控制位置、速度和加速度的电动机,它通过加装传感器和反馈控制电路来完成控制功能。
在伺服系统中,电机的运动状态与环境反馈信号不断地进行比较和校准,以便实现高精度的位置和速度控制。
3. 步进伺服电机的工作原理步进伺服电机是将步进电机和伺服电机的优点集成而成的一种电机。
步进伺服电机包括了步进电机的定点控制和精准位置控制的功能,同时又拥有伺服电机精确位置控制和转速控制的功能。
步进伺服电机的精度和响应速度都比较高,可以适用于许多需要精确控制的场景。
二、步进伺服电机的控制方法1. 随机驱动控制随机驱动控制是一种简单的步进伺服电机控制方法,它只需要单纯地控制脉冲信号的频率即可控制电机的运动。
使用该控制方法时,用户只需要指定步进电机需要旋转的角度,然后控制脉冲信号输出的频率即可。
2. 微处理器控制微处理器控制是一种使用微处理器来控制步进伺服电机的控制方法,它通过编写控制程序和连接外设来实现对电机的控制。
使用微处理器控制可以实现更复杂的运动控制,并且可以集成各种传感器和调节设备,提高控制精度。
3. 模糊控制模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法,它可以处理不确定和模糊的控制问题。
该控制方法适用于电机控制中存在噪声和混淆的情况,可以实现更加稳定和优化的控制。
什么叫伺服电机?什么叫步进电机?
伺服电机和步进电机是常用的两种电机类型,它们在自动控制系统和机械装置
中起着至关重要的作用。
了解这两种电机的工作原理和特点对于正确选择和应用电机至关重要。
伺服电机
伺服电机是一种能够精确控制位置、速度和加速度的电机,通常配备有反馈系统。
伺服电机根据来自反馈系统的信号进行调节,以实现对其输出轴位置的精确控制。
这种反馈系统可以是编码器、绝对值编码器或其他类型的传感器。
特点:
•高精度:伺服电机能够实现非常精确的位置控制,适用于需要高精度运动控制的应用。
•高动态响应:伺服电机响应速度快,能够实现高速运动和快速加减速。
•闭环控制:伺服电机通常采用闭环控制系统,能够稳定地控制输出位置。
步进电机
步进电机是一种将输入的脉冲信号直接转换为轴运动的电机,不需要反馈系统。
步进电机的运动是分步的,每接收到一个脉冲信号就会转动一个固定的步角。
步进电机通常用于需要精确定位而不需要高速运动的应用。
特点:
•简单控制:步进电机通过控制脉冲信号的频率和方向来控制位置,控制相对简单。
•低成本:步进电机相对伺服电机来说成本更低。
•保持力矩:步进电机在静止状态时仍能保持一定的力矩,适合需要保持位置不变的场合。
总结
伺服电机和步进电机在运动控制领域各有其优势和特点,用户在选择电机类型
时需要根据具体应用需求来进行选择。
伺服电机适用于高精度、高速度、高动态响应的应用;而步进电机适用于精确定位、低速运动、低成本的应用。
正确选择和应用不同类型的电机能够提高系统的稳定性和效率。
伺服电机,步进电机的工作原理与特点一、伺服电机工作原理与特点伺服电动机又叫执行电动机,或叫控制电动机。
在自动控制系统中,伺服电动机是一个执行元件,它的作用是把信号(控制电压或相位)变换成机械位移,也就是把接收到的电信号变为电机的一定转速或角位移。
其容量一般在0.1-100W,常用的是30W以下。
伺服电动机有直流和交流之分。
1.1、交流伺服电动机交流伺服电动机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似,如图1所示。
其定子上装有两个位置互差90°的绕组,一个是励磁绕组Rf,它始终接在交流电压Uf上;另一个是控制绕组L,联接控制信号电压Uc。
所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。
交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式,但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性,无“自转”现象和快速响应的性能,它与普通电动机相比,应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。
目前应用较多的转子结构有两种形式:一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子,为了减小转子的转动惯量,转子做得细长;另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子,杯壁很薄,仅0.2-0.3mm,为了减小磁路的磁阻,要在空心杯形转子内放置固定的内定子,如图2所示。
空心杯形转子的转动惯量很小,反应迅速,而且运转平稳,因此被广泛采用。
图1 交流伺服电动机原理图图2 空心杯形转子伺服电动机结构交流伺服电动机在没有控制电压时,定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场,转子静止不动。
当有控制电压时,定子内便产生一个旋转磁场,转子沿旋转磁场的方向旋转,在负载恒定的情况下,电动机的转速随控制电压的大小而变化,当控制电压的相位相反时,伺服电动机将反转。
交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似,但前者的转子电阻比后者大得多,所以伺服电动机与单机异步电动机相比,有三个显著特点:1、起动转矩大由于转子电阻大,其转矩特性曲线如图3中曲线1所示,与普通异步电动机的转矩特性曲线2相比,有明显的区别。
它可使临界转差率S0>1,这样不仅使转矩特性(机械特性)更接近于线性,而且具有较大的起动转矩。
因此,当定子一有控制电压,转子立即转动,即具有起动快、灵敏度高的特点。
图3 伺服电动机的转矩特性2、运行范围较宽如图3所示,较差率S在0到1的范围内伺服电动机都能稳定运转。
3、无自转现象正常运转的伺服电动机,只要失去控制电压,电机立即停止运转。
当伺服电动机失去控制电压后,它处于单相运行状态,由于转子电阻大,定子中两个相反方向旋转的旋转磁场与转子作用所产生的两个转矩特性(T1-S1、T2-S2曲线)以及合成转矩特性(T -S曲线)如图4所示,与普通的单相异步电动机的转矩特性(图中T′-S曲线)不同。
这时的合成转矩T是制动转矩,从而使电动机迅速停止运转。
图4 伺服电动机单相运行时的转矩特性图5是伺服电动机单相运行时的机械特性曲线。
负载一定时,控制电压Uc愈高,转速也愈高,在控制电压一定时,负载增加,转速下降。
图5 伺服电动机的机械特性交流伺服电动机的输出功率一般是0.1-100W。
当电源频率为50H z,电压有36V、110V、220、380V;当电源频率为400Hz,电压有20V、26V、36V、115V等多种。
交流伺服电动机运行平稳、噪音小。
但控制特性是非线性,并且由于转子电阻大,损耗大,效率低,因此与同容量直流伺服电动机相比,体积大、重量重,所以只适用于0.5-100W的小功率控制系统。
1.2、直流伺服电动机直流伺服电动机的结构和一般直流电动机一样,只是为了减小转动惯量而做得细长一些。
它的励磁绕组和电枢分别由两个独立电源供电。
也有永磁式的,即磁极是永久磁铁。
通常采用电枢控制,就是励磁电压f一定,建立的磁通量Φ也是定值,而将控制电压Uc加在电枢上,其接线图如图6所示。
图6 直流伺服电动机接线图直流伺服电动机的机构特性(n=f(T))和直流他励电动机一样,也用下式表示:n=Uc/KE?Φ-Ra/KE?KT?Φ?T图7 是直流伺服电动机在不同控制电压下(Uc为额定控制电压)的机械特性曲线。
由图可见:在一定负载转矩下,当磁通不变时,如果升高电枢电压,电机的转速就升高;反之,降低电枢电压,转速就下降;当Uc=0时,电动机立即停转。
要电动机反转,可改变电枢电压的极性。
图7 直流伺服电动机的n=f(T)曲线直流伺服电动机和交流伺服电动机相比,它具有机械特性较硬、输出功率较大、不自转,起动转矩大等优点。
1.3交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上区别交流伺服要好一些,因为是正弦波控制,转矩脉动小。
直流伺服是梯形波。
但直流伺服比较简单,便宜。
永磁交流伺服电动机20世纪80年代以来,随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术的发展,永磁交流伺服驱动技术有了突出的发展,各国著名电气厂商相继推出各自的交流伺服电动机和伺服驱动器系列产品并不断完善和更新。
交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发展方向,使原来的直流伺服面临被淘汰的危机。
90年代以后,世界各国已经商品化了的交流伺服系统是采用全数字控制的正弦波电动机伺服驱动。
交流伺服驱动装置在传动领域的发展日新月异。
永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比较,主要优点有:⑴无电刷和换向器,因此工作可靠,对维护和保养要求低。
⑵定子绕组散热比较方便。
⑶惯量小,易于提高系统的快速性。
⑷适应于高速大力矩工作状态。
⑸同功率下有较小的体积和重量。
二、步进电机工作原理与特点步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。
在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。
这一线性关系的存在,加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。
使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。
步进电机分三种:永磁式(PM),反应式(VR)和混合式(HB)永磁式步进一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为7.5度或15度;反应式步进一般为三相,可实现大转矩输出,步进角一般为1.5度,但噪声和振动都很大。
在欧美等发达国家80年代已被淘汰;混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。
它又分为两相和五相:两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。
这种步进电机的应用最为广泛。
2.1反应式步进电机原理由于反应式步进电机工作原理比较简单。
下面先叙述三相反应式步进电机原理。
1、结构:电机转子均匀分布着很多小齿,定子齿有三个励磁绕阻,其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。
0、1/3て、2/3て,(相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示),即A与齿1相对齐,B与齿2向右错开1/3て,C与齿3向右错开2/3て,A’与齿5相对齐,(A’就是A,齿5就是齿1)。
2、旋转:如A相通电,B,C相不通电时,由于磁场作用,齿1与A对齐,(转子不受任何力以下均同)。
如B相通电,A,C相不通电时,齿2应与B对齐,此时转子向右移过1/3て,此时齿3与C偏移为1/3て,齿4与A偏移(て-1/3て)=2/3て。
如C 相通电,A,B相不通电,齿3应与C对齐,此时转子又向右移过1/3て,此时齿4与A偏移为1/3て对齐。
如A相通电,B,C 相不通电,齿4与A对齐,转子又向右移过1/3て这样经过A、B、C、A分别通电状态,齿4(即齿1前一齿)移到A相,电机转子向右转过一个齿距,如果不断地按A,B,C,A……通电,电机就每步(每脉冲)1/3て,向右旋转。
如按A,C,B,A……通电,电机就反转。
由此可见:电机的位置和速度由导电次数(脉冲数)和频率成一一对应关系。
而方向由导电顺序决定。
不过,出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑。
往往采用A-AB-B-BC-C-CA-A这种导电状态,这样将原来每步1/3て改变为1/6て。
甚至于通过二相电流不同的组合,使其1/3て变为1/12て,1/24て,这就是电机细分驱动的基本理论依据。
不难推出:电机定子上有m相励磁绕阻,其轴线分别与转子齿轴线偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1。
并且导电按一定的相序电机就能正反转被控制——这是步进电机旋转的物理条件。
只要符合这一条件我们理论上可以制造任何相的步进电机,出于成本等多方面考虑,市场上一般以二、三、四、五相为多。
3、力矩:电机一旦通电,在定转子间将产生磁场(磁通量Ф)当转子与定子错开一定角度产生力F与(dФ/dθ)成正比 S 其磁通量Ф=Br*S Br为磁密,S为导磁面积 F与L*D*Br成正比L为铁芯有效长度,D为转子直径 Br=N·I/R N·I为励磁绕阻安匝数(电流乘匝数)R为磁阻。
力矩=力*半径,力矩与电机有效体积*安匝数*磁密成正比(只考虑线性状态)因此,电机有效体积越大,励磁安匝数越大,定转子间气隙越小,电机力矩越大,反之亦然。
2.2感应子式步进电机1、特点:感应子式步进电机与传统的反应式步进电机相比,结构上转子加有永磁体,以提供软磁材料的工作点,而定子激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能,因此该电机效率高,电流小,发热低。
因永磁体的存在,该电机具有较强的反电势,其自身阻尼作用比较好,使其在运转过程中比较平稳、噪音低、低频振动小。
感应子式步进电机某种程度上可以看作是低速同步电机。
一个四相电机可以作四相运行,也可以作二相运行。
(必须采用双极电压驱动),而反应式电机则不能如此。
例如:四相,八相运行(A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A)完全可以采用二相八拍运行方式.不难发现其条件为C=,D=.一个二相电机的内部绕组与四相电机完全一致,小功率电机一般直接接为二相,而功率大一点的电机,为了方便使用,灵活改变电机的动态特点,往往将其外部接线为八根引线(四相),这样使用时,既可以作四相电机使用,可以作二相电机绕组串联或并联使用。
2、分类:感应子式步进电机以相数可分为二相电机、三相电机、四相电机、五相电机等。
以机座号(电机外径)可分为:42BYG(BYG 为感应子式步进电机代号)、57BYG、86BYG、110BYG、(国际标准),而像70BYG、90BYG、130BYG等均为国内三、伺服电机和步进电机的区别步进电机是一种离散运动的装置,它和现代数字控制技术有着本质的联系。
在目前国内的数字控制系统中,步进电机的应用十分广泛。
随着全数字式交流伺服系统的出现,交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。
为了适应数字控制的发展趋势,运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。
虽然两者在控制方式上相似(脉冲串和方向信号),但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。
现就二者的使用性能作一比较。
3.1、控制精度不同两相混合式步进电机步距角一般为3.6°、1.8°,五相混合式步进电机步距角一般为0.72 °、0.36°。