伺服電機,步進電機,同步電動機和異步電動機四者間的區(qū)別與聯(lián)系

宅克森

轉(zhuǎn)的一篇文章,，適合菜鳥看

   在運動控制領域,，經(jīng)常會接觸到伺服電機,步進電機,同步電動機和異步電動機等名詞,，許多新手經(jīng)常百思不得其解,，他們之間的區(qū)別到底是怎么樣的呢?***就這些問題做了專門描述,，下面我將其內(nèi)容整理出來分享給大家,。

步進電機和交流伺服電機性能比較步進電機是一種離散運動的裝置,，它和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中,，步進電機的應用十分廣泛,。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)，交流伺服電機也越來越多地應用于數(shù)字控制系統(tǒng)中,。為了適應數(shù)字控制的發(fā)展趨勢,，運動控制系統(tǒng)中大多采用步進電機或全數(shù)字式交流伺服電機作為執(zhí)行電動機。雖然兩者在控制方式上相似(脈沖串和方向信號),，但在使用性能和應用場合上存在著較大的差異�,，F(xiàn)就二者的使用性能作一比較。

一,、控制精度不同:兩相混合式步進電機步距角一般為3.6°,、 1.8°，五相混合式步進電機步距角一般為0.72 °,、0.36°,。也有一些高性能的步進電機步距角更小。如四通公司生產(chǎn)的一種用于慢走絲機床的步進電機,，其步距角為0.09°,；德國百格拉公司(BERGER LAHR)生產(chǎn)的三相混合式步進電機其步距角可通過撥碼開關(guān)設置為1.8°、0.9°,、0.72°,、0.36°、0.18°,、0.09°,、0.072°、0.036°,，兼容了兩相和五相混合式步進電機的步距角,。交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以松下全數(shù)字式交流伺服電機為例,，對于帶標準2500線編碼器的電機而言,，由于驅(qū)動器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù),，其脈沖當量為360°/10000=0.036°。對于帶17位編碼器的電機而言,，驅(qū)動器每接收217=131072個脈沖電機轉(zhuǎn)一圈,，即其脈沖當量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進電機的脈沖當量的1/655,。

二,、低頻特性不同:步進電機在低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象。振動頻率與負載情況和驅(qū)動器性能有關(guān),，一般認為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半,。這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現(xiàn)象對于機器的正常運轉(zhuǎn)非常不利。當步進電機工作在低速時,，一般應采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動現(xiàn)象,，比如在電機上加阻尼器，或驅(qū)動器上采用細分技術(shù)等,。交流伺服電機運轉(zhuǎn)非常平穩(wěn),，即使在低速時也不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能,，可涵蓋機械的剛性不足,，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機能(FFT)，可檢測出機械的共振點,，便于系統(tǒng)調(diào)整。

三,、矩頻特性不同:步進電機的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降,，且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300～600RPM,。交流伺服電機為恒力矩輸出,，即在其額定轉(zhuǎn)速(一般為2000RPM或3000RPM)以內(nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩,，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出,。

四、過載能力不同:步進電機一般不具有過載能力,。交流伺服電機具有較強的過載能力,。以松下交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能力,。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的三倍,，可用于克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩。步進電機因為沒有這種過載能力,，在選型時為了克服這種慣性力矩,，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機,，而機器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了力矩浪費的現(xiàn)象,。

五,、運行性能不同:步進電機的控制為開環(huán)控制，啟動頻率過高或負載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象,，停止時轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象,，所以為保證其控制精度，應處理好升,、降速問題,。交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣,，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán),，一般不會出現(xiàn)步進電機的丟步或過沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠,。

六,、速度響應性能不同:步進電機從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速(一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn))需要200～400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好,，以松下MSMA 400W交流伺服電機為例,，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場合,。
綜上所述,，交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進電機。但在一些要求不高的場合也經(jīng)常用步進電機來做執(zhí)行電動機,。所以,，在控制系統(tǒng)的設計過程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素,，選用適當?shù)目刂齐姍C直線異步電動機的結(jié)構(gòu)主要包括定子,、動子和直線運動的支撐輪三部分。

為了保證在行程范圍內(nèi)定子和動子之間具有良好的電磁場耦合,，定子和動子的鐵心長度不等,。定子可制成短定子和長定子兩種形式。由于長定子結(jié)構(gòu)成本高,、運行費用高,，所以很少采用。直線電動機與旋轉(zhuǎn)磁場一樣,，定子鐵心也是由硅鋼片疊成,，表面開有齒槽；槽中嵌有三相,、兩相或單相繞組,；單相直線異步電動機可制成罩極式,，也可通過電容移相。

直線異步電動機的動子有三種形式：
(1)磁性動子動子是由導磁材料制成(鋼板),，既起磁路作用,，又作為籠型動子起導電作用。
(2)非磁性動子,，動子是由非磁性材料(銅)制成,，主要起導電作用，這種形式電動機的氣隙較大,，勵磁電流及損耗大,。
(3)動子導磁材料表面覆蓋一層導電材料，導磁材料只作為磁路導磁作用,；覆蓋導電材料作籠型繞組,。

因磁性動子的直線異步電動機結(jié)構(gòu)簡單，動子不僅作為導磁,、導電體,，甚至可以作為結(jié)構(gòu)部件，其應用前景廣闊,。

直線異步電動機的工作原理和旋轉(zhuǎn)式異步電動機一樣,，定子繞組與交流電源相連接，通以多相交流電流后,，則在氣隙中產(chǎn)生一個平穩(wěn)的行波磁場(當旋轉(zhuǎn)磁場半徑很大時,，就成了直線運動的行波磁場)。該磁場沿氣隙作直線運動,，同時,，在動子導體中感應出電動勢，并產(chǎn)生電流,，這個電流與行波磁場相互作用產(chǎn)生異步推動力，使動子沿行波方向作直線運動,。若把直線異步電動機定子繞組中電源相序改變一下,，則行波磁場移動方向也會反過來，根據(jù)這一原理,，可使直線異步電動機作往復直線運動,。直線異步電動機主要用于功率較大場合的直線運動機構(gòu)，如門自動開閉裝置,，起吊,、傳遞和升降的機械設備，驅(qū)動車輛,，尤其是用于高速和超速運輸?shù)�,。由于牽引力或推動力可直接產(chǎn)生,，不需要中間連動部分，沒有摩擦,，無噪聲,，無轉(zhuǎn)子發(fā)熱，不受離心力影響等問題,。因此,，其應用將越來越廣。直線同步電動機由于性能優(yōu)越,，應用場合與直線異步電動機相同,，有取代趨勢。直線步進電動機應用于數(shù)控繪圖儀,、記錄儀,、數(shù)控制圖機、數(shù)控裁剪機,、磁盤存儲器,、精密定位機構(gòu)等設備中。同步式(次級為永久磁鋼)由于效率高,、推力密度大,、可控性好等優(yōu)點，盡管其對隔磁防塵要求較高和裝配較困難,，現(xiàn)在也已成為機床用直線電機的主流

我無法

謝謝了,，很受用。

yixiaogege

呵 謝謝了

chenhao555

謝樓主無私奉獻�,。,。。,。,。。,�,！

曼查的魯達

學習了！多謝樓主,！非常有用,！

世界和平

謝謝分享,很受用。

水橋路

學習了,。,。,。。,。,。。,。,。。,。,。。,。,。。,。,。

chuxue

學習了謝謝樓主

jinn_yang

很好，介紹的很詳細了,，謝謝樓主,！

cbjx003534

謝謝了，很受用,。,。。,。,。。,。,。。