今天,我们探讨伺服电机和步进电机如何选型。上面是XY直角坐标机械手,由丝杆作为传动部件。我们知道驱动模组运动可以是步进电机,也可以是伺服电机,但是对于我们设备制造商,我们不仅要考虑功能实现,而且还要考虑设备集成的成本,伺服电机要比步进电机的价格要高很多,所以,对于上面驱动电机,选用什么电机非常有必要。
是选用步进电机还是伺服电机呢?
选用那种电机,我们主要从这三方面考虑
3、精度
我们知道步进电机的精度以步距角来衡量,市场上步进电机的步距角一般有0.36度/0.72度(五相电机)、0.9度/1.8度(二、四相电机)、1.5度/3度 (三相电机)德国百格拉公司(BERGER LAHR)生产的三相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°。我们以步距角为0.036°的步进电机为例。
0.036=360/10000
假设给这个步进电机后端加上编码器,那么公式相当于电机转一圈编码器发出10000个脉冲,编码器分辨率是10000。
伺服电机的精度是电机后端的编码器分辨率来衡量的,现在伺服编码器分辨率达到2的23次方,可见伺服电机的精度远远比步进电机精度高。
2、转速
步进电机转速一般在600-1000转/分
伺服电机3000-5000转/分
3、扭矩
步进电机V/F曲线
从上面曲线我们可以看出随着步进电机速度增大扭矩在减小(额定转速为600转/分钟),而伺服电机(额定转速为3000转/分钟)是恒扭矩,除非超过伺服电机额定转速转矩才会逐渐减小。
至于选步进电机还是伺服电机,我们依据上面选择条件就可以选定电机品种了。
延伸阅读:
交流伺服电机工作原理及三种转速控制方式介绍!
交流伺服电机的定子装有三相对称的绕组,而转子是永久磁极。当定子的绕组中通过三相电 源后,定子与转子之间必然产生一个旋转场。这个旋转磁场的转速称为同步转速。电机的转 速也就是磁场的转速。由于转子有磁极,所以在极低频率下也能旋转运行。所以它比异步电 机的调速范围更宽。而与直流伺服电机相比,它没有机械换向器,特别是它没有了碳刷,完 全排除了换向时产生火花对机槭造成的磨损,另外交流伺服电机自带一个编码器。可以随时 将电机运行的情况“报告”给驱动器,驱动器又根据得到的11报告"更精确的控制电机的运行。
由此可见交流伺服电机优点确实很多。可是技术含量也高了,价格也高了。最重要是对交流 伺服电机的调试技术提高了。也就是电机虽好,如果调试不好一样是问题多多。 伺服 电机内部的转子是永磁铁,驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场,转子在此磁场的作用 下转动,同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器,驱动器根据反馈值与H标值进行比较, 调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)。
伺服电动机(或称执行电动机)是自动控制系统和计算装置中广泛应用的一种执行元件。其 作用为把接受的电信号转换为电动机转轴的角位移或角速度,按电流种类的不同,伺服电动 机可分为直流和交流两大类。下面简单介绍交流伺服电动机有以下三种转速控制方式:
(1)幅值控制控制电流与励磁电流的相位差保持90°不变,改变控制电压的大小。
(2)相位控制控制电压与励磁电压的大小,保持额定值不变,改变控制电压的相位。
(3)幅值一相位控制同时改变控制电压幅值和相位.交流伺服电动机转轴的转向随控制 电压相位的反相而改变。