伺服电机与步进电机的优势性能比较.ppt

“ ” “ ” 步进电机 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。）步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。 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）分为：42BYG( BYG为感应子式步进电机代号）、57BYG、86BYG、110BYG、（国际标准），而70BYG、90BYG、130BYG等均为国内标准。 三相反应式步进电机原理 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）下面是定转子的展开图： 1. 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）。 2. 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。 3. 如C相通电，A，B相不通电时，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。 4. 如A相通电，B，C相不通电时，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。 可以 看出，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。 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。 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。 电机正反转控制：当电机绕组通电时序为AB-BC-CD-DA时为正转，通电时序为DA-CD-BC-AB时为反转。 步距角精度（动态）：步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差。用百分比表示：误差/步距角*100%。不同运行拍数其值不同，四拍运行时应在5%之内，八拍运行时应在15%以内。 失步（动态）：电机运转时运转的步数，不等于理论上的步数。称之为失步。 步进电机的选择有步距角（涉及到相数）、静转矩、及电流三大要素组成。一旦三大要素确定，步进电机的型号便确定下来了。 步进电机的一些指标术语 相数（静态）：产生不同对极性为N、S磁场的激磁线圈对数。常用m表示。 拍数（静态）：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数。用n表示。以四相电机为例，有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍运行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A. 步距角（静态）：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用θ表示。θ=360度/（转子齿数J*运行拍数）。以常规二、四相，转子齿为50齿电机为例。四拍运行时步距角θ=360度/（50*4）=1.8度（俗称整步）。 八拍运行时步距角θ=360度/（50*8）=0.9度（俗称半步）。 静转矩（静态）：电机在额定静态电作用下，电机不作旋转运动时，电机转轴的锁定力矩。此力矩是衡量电机体积（几何尺寸）的标准，与驱动电压及驱动电源等无关。虽然静转矩与电磁激磁安匝数成正比，与定齿转子间的气隙有关，但过份采用减小气隙，增加激磁安匝来提高静力矩是不可取的，这样会造成电机的发热及机械噪音。 力矩与功率换算 步进电机一般在较大范围内调速使用、其功率是变化的，一般只用力矩来衡量，力矩与功率换算如下： P= Ω·M Ω=2π·n/60 P=2πnM/60 其P为功率单位为瓦，Ω为每秒角速度，单位为弧度，n为每分钟转速，M为力矩单位为牛顿·米 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。 伺服电机 伺服：一词源于希腊语“奴隶”的意思。（人