步进电机与伺服电机的选型

1、步进电机与伺服电机及其驱动器的选型 讲师：许汉建控制电机一、概述二、步进电机 1、结构 2、工作方式 3、选型要点三、伺服电机 1、交流伺服电动机 2、直流伺服电动机 3、选型要点四、步进电机与伺服电机的区别五、驱动器的选型要点 一、概述控制电机：主要用来完成信息的传递与交换，而不是进行能量转换。 如：步进电机将电脉冲信号转换为角位 移或 线位移； 伺服电机将电压信号转换为转矩或 转速。对控制电机的要求：动作灵敏、准确、重量轻、体积小、运行可靠、耗电少等。 二、步进电机步进电机将电脉冲信号转换为角位移或线位移；1、结构 步进电机分为反应式、永磁式与混合式三种；三相反应式步进电机由定子与转子两个

2、部分构成。如右图中，定子由6个磁极，两个相对的磁极组成一相；转子上有均匀分布的4个齿。2、工作方式 步进电机的工作方式可分为：三相单二拍、三相单双六拍、三相双三拍等。3、选型要点 1、步距角的选择 电机的步距角取决于负载精度的要求，将负载的最小分辨率（当量）换算到电机轴上，每个当量电机应走多少角度（包括减速）。电机的步距角应等于或小于此角度。目前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）等。 2、静力矩的选择 步进电机的动态力矩一下子很难确定，我们往往先确定电机的静力矩。静力矩选择的依据是电机工作的负载，而负载

3、可分为惯性负载和摩擦负载二种。单一的惯性负载和单一的摩擦负载是不存在的。直接起动时（一般由低速）时二种负载均要考虑，加速起动时主要考虑惯性负载，恒速运行进只要考虑摩擦负载。一般情况下，静力矩应为摩擦负载的2-3倍内好，静力矩一旦选定，电机的机座及长度便能确定下来（几何尺寸） 3、选型要点 3、电流的选择 静力矩一样的电机，由于电流参数不同，其运行特性差别很大，可依据矩频特性曲线图，判断电机的电流（参考驱动电源、及驱动电压） 4、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= M =2n/60 P=2nM/60 其P为功率单位为瓦

4、，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 P=2fM/400(半步工作） 其中f为每秒脉冲数（简称PPS 三、伺服电机1、交流伺服电机交流伺服电机就是一台两相交流异步电机，它的定子上装有空间互差90度的两个绕组：励磁绕组和控制绕组，其结构如图所示：2、直流伺服电机直流伺服电机的结构与直流电动机基本相同。只是为减小转动惯量，电机做得细长一些，工作原理也与直流电机相同。供电方式：他励供电，励磁绕组和电枢分别由两个独立的电源供电。4、选型要点1、计算负载惯量，惯量的匹配，越小越好，这样对精度和响应速度好。2、电机轴上负载力矩的折算和加减速力矩的计算。3、转速和编码器分辨率的确

5、认；4、电缆选择，编码器电缆双绞屏蔽的，对于绝对值编码器是6芯，增量式是4芯。四、步进电机与伺服电机的区别1、步进电机与伺服电机的区别 项目步进电机伺服电机位置命令脉冲序列脉冲序列输入脉冲序列集电极开路差动绝缘光耦合器光耦合器输入频率0100kHz01MHz脉冲形式正转脉冲/反转脉冲命令符号/命令脉冲正转脉冲/反转脉冲命令符号/命令脉冲90度相差2信号 2、步进电机与伺服电机的旋转原理区别步进电机：以步距角计算旋转角度（360度/500=0.72度）伺服系统：连续旋转（分辨率：360度/131072=0.00275度）3、步进电机与伺服电机的性能比较1、控制精度不同；2、低频特性不同；3、矩频特性不同；4、过载能力不同；5、运行性能不同；6、速度响应性能不同；五、驱动器的选型要点1、步进驱动器驱动器的电流 电流是判断驱动器能力的大小，是选择驱动器的重要指标之一，通常最大电流要大于电机的标称电流，通常驱动器有：2.0A、3.5A、6.0A、8.0A等规格。驱动器的供电电压 供电电压是判断驱动器升速能力的标志，常规电压供给有：24VDC、40VDC、80VDC、110VDC。 驱动器的细分 细分是控制精度的标志，通过增大细分能改善精度。细分能增加电机平稳性，通常步