伺服電機(jī),步進(jìn)電機(jī),同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)四者間的區(qū)別與聯(lián)系

宅克森

轉(zhuǎn)的一篇文章,，適合菜鳥(niǎo)看

   在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域,，經(jīng)常會(huì)接觸到伺服電機(jī),步進(jìn)電機(jī),同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)等名詞,，許多新手經(jīng)常百思不得其解,，他們之間的區(qū)別到底是怎么樣的呢?***就這些問(wèn)題做了專(zhuān)門(mén)描述,，下面我將其內(nèi)容整理出來(lái)分享給大家,。

步進(jìn)電機(jī)和交流伺服電機(jī)性能比較步進(jìn)電機(jī)是一種離散運(yùn)動(dòng)的裝置,，它和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。在目前國(guó)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(lái)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�,，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3.6°,、 1.8°,，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)步距角更小,。如四通公司生產(chǎn)的一種用于慢走絲機(jī)床的步進(jìn)電機(jī)，其步距角為0.09°,；德國(guó)百格拉公司(BERGER LAHR)生產(chǎn)的三相混合式步進(jìn)電機(jī)其步距角可通過(guò)撥碼開(kāi)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,。以松下全數(shù)字式交流伺服電機(jī)為例，對(duì)于帶標(biāo)準(zhǔn)2500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°/10000=0.036°。對(duì)于帶17位編碼器的電機(jī)而言,，驅(qū)動(dòng)器每接收217=131072個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈,，即其脈沖當(dāng)量為360°/131072=9.89秒。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(lái)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?xún)?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(guò)載能力不同:步進(jìn)電機(jī)一般不具有過(guò)載能力,。交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過(guò)載能力。以松下交流伺服系統(tǒng)為例,，它具有速度過(guò)載和轉(zhuǎn)矩過(guò)載能力,。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的三倍，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](méi)有這種過(guò)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(kāi)環(huán)控制,，啟動(dòng)頻率過(guò)高或負(fù)載過(guò)大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時(shí)轉(zhuǎn)速過(guò)高易出現(xiàn)過(guò)沖的現(xiàn)象,，所以為保證其控制精度，應(yīng)處理好升,、降速問(wèn)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(guò)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,，以松下MSMA 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(lái)做執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。所以,，在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)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)直線異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)主要包括定子,、動(dòng)子和直線運(yùn)動(dòng)的支撐輪三部分,。

為了保證在行程范圍內(nèi)定子和動(dòng)子之間具有良好的電磁場(chǎng)耦合，定子和動(dòng)子的鐵心長(zhǎng)度不等,。定子可制成短定子和長(zhǎng)定子兩種形式,。由于長(zhǎng)定子結(jié)構(gòu)成本高、運(yùn)行費(fèi)用高,，所以很少采用,。直線電動(dòng)機(jī)與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)一樣，定子鐵心也是由硅鋼片疊成,，表面開(kāi)有齒槽,；槽中嵌有三相、兩相或單相繞組,；單相直線異步電動(dòng)機(jī)可制成罩極式,，也可通過(guò)電容移相。

直線異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)子有三種形式：
(1)磁性動(dòng)子動(dòng)子是由導(dǎo)磁材料制成(鋼板),，既起磁路作用,，又作為籠型動(dòng)子起導(dǎo)電作用。
(2)非磁性動(dòng)子,，動(dòng)子是由非磁性材料(銅)制成,，主要起導(dǎo)電作用，這種形式電動(dòng)機(jī)的氣隙較大,，勵(lì)磁電流及損耗大,。
(3)動(dòng)子導(dǎo)磁材料表面覆蓋一層導(dǎo)電材料，導(dǎo)磁材料只作為磁路導(dǎo)磁作用,；覆蓋導(dǎo)電材料作籠型繞組,。

因磁性動(dòng)子的直線異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)子不僅作為導(dǎo)磁,、導(dǎo)電體,，甚至可以作為結(jié)構(gòu)部件，其應(yīng)用前景廣闊,。

直線異步電動(dòng)機(jī)的工作原理和旋轉(zhuǎn)式異步電動(dòng)機(jī)一樣,，定子繞組與交流電源相連接,，通以多相交流電流后，則在氣隙中產(chǎn)生一個(gè)平穩(wěn)的行波磁場(chǎng)(當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)半徑很大時(shí),，就成了直線運(yùn)動(dòng)的行波磁場(chǎng)),。該磁場(chǎng)沿氣隙作直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí),，在動(dòng)子導(dǎo)體中感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì),，并產(chǎn)生電流，這個(gè)電流與行波磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生異步推動(dòng)力,，使動(dòng)子沿行波方向作直線運(yùn)動(dòng),。若把直線異步電動(dòng)機(jī)定子繞組中電源相序改變一下，則行波磁場(chǎng)移動(dòng)方向也會(huì)反過(guò)來(lái),，根據(jù)這一原理,，可使直線異步電動(dòng)機(jī)作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。直線異步電動(dòng)機(jī)主要用于功率較大場(chǎng)合的直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),，如門(mén)自動(dòng)開(kāi)閉裝置,，起吊、傳遞和升降的機(jī)械設(shè)備,，驅(qū)動(dòng)車(chē)輛,，尤其是用于高速和超速運(yùn)輸?shù)取Ｓ捎跔恳�力或推�?dòng)力可直接產(chǎn)生,，不需要中間連動(dòng)部分,，沒(méi)有摩擦，無(wú)噪聲,，無(wú)轉(zhuǎn)子發(fā)熱,，不受離心力影響等問(wèn)題。因此,，其應(yīng)用將越來(lái)越廣,。直線同步電動(dòng)機(jī)由于性能優(yōu)越，應(yīng)用場(chǎng)合與直線異步電動(dòng)機(jī)相同,，有取代趨勢(shì),。直線步進(jìn)電動(dòng)機(jī)應(yīng)用于數(shù)控繪圖儀、記錄儀,、數(shù)控制圖機(jī)、數(shù)控裁剪機(jī),、磁盤(pán)存儲(chǔ)器,、精密定位機(jī)構(gòu)等設(shè)備中。同步式(次級(jí)為永久磁鋼)由于效率高,、推力密度大,、可控性好等優(yōu)點(diǎn),，盡管其對(duì)隔磁防塵要求較高和裝配較困難，現(xiàn)在也已成為機(jī)床用直線電機(jī)的主流

我無(wú)法

謝謝了,，很受用,。

yixiaogege

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chenhao555

謝樓主無(wú)私奉獻(xiàn)！�,。,。。,。,。�,！

曼查的魯達(dá)

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世界和平

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chuxue

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cbjx003534

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