伺服電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的性能比較 

步進(jìn)電機(jī)作為一種開環(huán)控制的系統(tǒng),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(jìn)電機(jī)的應(yīng)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(jī)也越來越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢,運(yùn)動控制系統(tǒng)

中大多采用步進(jìn)電機(jī)或全數(shù)字式交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行電動機(jī)。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(yīng)用場合上存在著較大的差異。現(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(jìn)電機(jī)步距角一般為1.8°、0.9°,相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為

0.720.36°。也有一些高性能的步進(jìn)電機(jī)通過細(xì)分后步距角更小。如三洋公司(SANYO

 DENKI)生產(chǎn)的二相混合式步進(jìn)電機(jī)其步距角可通過撥碼開關(guān)設(shè)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(jìn)電機(jī)的步距角。

交流伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證以三洋全數(shù)字式交流伺服電

機(jī)為例,對于帶標(biāo)準(zhǔn)2000線編碼器的電機(jī)而言,由于驅(qū)動器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù),其脈

沖當(dāng)量為3608000.045°。對于帶17位編器的電機(jī)而言,驅(qū)動器每接收131072個脈

沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈,即其脈沖當(dāng)量為360°/13107=0.0027466°,是步距角為18的步進(jìn)電機(jī)的

脈沖當(dāng)量的1/655。

步進(jìn)電機(jī)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(jī)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(jìn)電機(jī)一般不具有過載能力。交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過載能力以山洋交流伺服系

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)矩的二到三倍,可用于克服

慣性負(fù)載在啟動瞬間的慣性力矩。步進(jìn)電機(jī)因?yàn)闆]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(jī),而機(jī)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(fèi)的現(xiàn)象。

五、運(yùn)行性能不同

步進(jìn)電機(jī)的控制為開環(huán)控制,啟動頻率過高或負(fù)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(yīng)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(jī)編碼器反饋信號進(jìn)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(jìn)電機(jī)的丟步或過沖的現(xiàn)象,控制性能更為可靠。

六、速度響應(yīng)性能不同

步進(jìn)電機(jī)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,以山洋400W交流伺服電機(jī)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(jìn)電機(jī)。但在一些要求不高的場合也

經(jīng)常用步進(jìn)電機(jī)來做執(zhí)行電動機(jī)。所以,在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(dāng)?shù)目刂齐姍C(jī)。