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伺服電機(jī)的選型方法

伺服電機(jī) - 伺服電機(jī)的選型方法
１

、 伺服電機(jī)和步進(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(shì)

，運(yùn)動(dòng)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(dòng)機(jī)。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號(hào)）

，但在使用性能和應(yīng)用場(chǎng)合上存在著較大的差異?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">，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(jìn)電機(jī)步距角一般為 1.8°

、0.9°，五相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為0.72 °

、0.36°

。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。如永宏光公司（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

。以永宏光全數(shù)字式交流伺服電機(jī)為例，對(duì)于帶標(biāo)準(zhǔn)2000線編碼器的電機(jī)而言

，由于驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù)

，其脈沖當(dāng)量為360°/8000=0.045°。對(duì)于帶17位編碼器的電機(jī)而言

，驅(qū)動(dòng)器每接收131072個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈

，即其脈沖當(dāng)量為360°/131072=0.0027466°，是步距角為1.8°的步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量的1/655

。
　　

二

、低頻特性不同
　　步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象。振動(dòng)頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動(dòng)器性能有關(guān)

，一般認(rèn)為振動(dòng)頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半

。這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振動(dòng)現(xiàn)象對(duì)于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時(shí)

，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動(dòng)現(xiàn)象

，比如在電機(jī)上加阻尼器，或驅(qū)動(dòng)器上采用細(xì)分技術(shù)等

。
　　交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)

，即使在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象

。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機(jī)械的剛性不足

，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能（FFT）

，可檢測(cè)出機(jī)械的共振點(diǎn)，便于系統(tǒng)調(diào)整

。
　　

三

、矩頻特性不同
　　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(shí)會(huì)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。以永宏光交流伺服系統(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(dòng)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(shí)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(dòng)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(shí)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(dòng)系統(tǒng)為閉環(huán)控制

，驅(qū)動(dòng)器可直接對(duì)電機(jī)編碼器反饋信號(hào)進(jìn)行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)

，一般不會(huì)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

，以永宏光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(chǎng)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(chǎng)合也經(jīng)常用步進(jìn)電機(jī)來做執(zhí)行電動(dòng)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)。
　?div id="m50uktp" class="box-center"> 。?div id="m50uktp" class="box-center"> 、伺服電機(jī)的選型計(jì)算方法
　　注意三點(diǎn)：轉(zhuǎn)數(shù)　永宏光熱能科技有限公司根據(jù)客戶實(shí)際要求，對(duì)于同等功率的電機(jī)可以選配不同轉(zhuǎn)數(shù)的電機(jī)

，一般來說

，轉(zhuǎn)數(shù)越低，價(jià)格越便宜

。
　　扭矩　必須滿足實(shí)際需要

，但是不需要像步進(jìn)電機(jī)那樣留有過多的余量?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">！?
　　機(jī)電專業(yè)技術(shù)論壇
　　慣量　根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求選用不同慣量的電機(jī)，如機(jī)床行業(yè)一般選用Ｐ１系列大慣量的伺服電機(jī)

。

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