斷環(huán)步進(jìn)電機(jī)多項(xiàng)運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用業(yè)績(jī)-成本比較Tonda伺服電機(jī)以優(yōu)質(zhì)的精密度和電力能源高效率，過去可以在更價(jià)格昂貴的交流伺服電機(jī)占主導(dǎo)性的地域應(yīng)用。TODA閉環(huán)進(jìn)步電機(jī)的成功也使我們能夠看到一個(gè)可能的低成本步進(jìn)電機(jī)而不是一個(gè)高成本的伺服電機(jī)。

在愈來愈標(biāo)準(zhǔn)化的工業(yè)自動(dòng)化運(yùn)用中，產(chǎn)品技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)更改伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)中間的性能成本費(fèi)比。

步進(jìn)電機(jī)與伺服電機(jī)之對(duì)比

依照傳統(tǒng)式的界定，工業(yè)機(jī)械手在800rpm的運(yùn)用中具備優(yōu)良的性能，務(wù)必具備高交叉性和無沒有響應(yīng)性。沿步進(jìn)電機(jī)適用于速度低、中等加速、需要維持轉(zhuǎn)矩的應(yīng)用。

那么這種關(guān)于步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)的傳統(tǒng)觀念的依據(jù)是什么呢？下面讓我們來詳細(xì)分析下。

1、簡(jiǎn)便性和成本

步進(jìn)電機(jī)不僅比伺服電機(jī)便宜，而且更容易調(diào)試和維護(hù)。步進(jìn)電機(jī)在靜止?fàn)顟B(tài)是穩(wěn)定的，并能保持位置（即使是采用動(dòng)態(tài)負(fù)載）。沒關(guān)系。

2、結(jié)構(gòu)

順著伺服電機(jī)選用步進(jìn)式旋轉(zhuǎn)，利用磁電磁線圈慢慢帶動(dòng)磁場(chǎng)，從一個(gè)位置抵達(dá)下一個(gè)位置。確保電機(jī)在任何方向移動(dòng)100個(gè)位置，電路需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行100次步進(jìn)行。堅(jiān)持步進(jìn)電機(jī)利用脈沖實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)遞增運(yùn)動(dòng)，能夠在沒有任何反饋傳感器的情況下實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。

伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方法是不同的。它在磁轉(zhuǎn)子上連接一個(gè)位置傳感器–即編碼器–會(huì)持續(xù)檢測(cè)電機(jī)的準(zhǔn)確位置。伺服會(huì)監(jiān)控電機(jī)實(shí)際位置和指令位置之間的差異，并對(duì)電流進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。這種閉環(huán)系統(tǒng)可以使電機(jī)保持在正確的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

3、速度和轉(zhuǎn)矩

堅(jiān)持步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)的性能差異來自于他們不同的電機(jī)設(shè)計(jì)方案。步進(jìn)電機(jī)的極數(shù)比伺服電機(jī)多得多，因此步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一整圈，所需的繞組電流交換次數(shù)要多得多，從而導(dǎo)致在速度增加的情況下，其轉(zhuǎn)矩迅速下降。另外，如果達(dá)到了最大轉(zhuǎn)矩，步進(jìn)電機(jī)可能會(huì)失去速度同步化功能。根據(jù)這些原因，伺服電機(jī)是大多數(shù)高速應(yīng)用的首選方案。與此相反，步進(jìn)電機(jī)的多數(shù)在低速狀態(tài)下有優(yōu)勢(shì)，因此步進(jìn)電機(jī)與同等尺寸的伺服電機(jī)相比有轉(zhuǎn)矩優(yōu)勢(shì)。

如何更低的步進(jìn)電機(jī)取代伺服電機(jī)

隨著速度的增加，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩會(huì)下降

4、定位

 

在應(yīng)用中需要隨時(shí)知道機(jī)器的準(zhǔn)確位置，步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)有重要的區(qū)別。在步進(jìn)電機(jī)控制開環(huán)運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用中，控制系統(tǒng)認(rèn)為電機(jī)始終處于正確的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。但是在遇到一些問題后，例如由于部件卡住導(dǎo)致電機(jī)停轉(zhuǎn)，控制器將無法理解機(jī)器的實(shí)際位置，導(dǎo)致位置丟失。伺服電機(jī)閉環(huán)系統(tǒng)有一個(gè)優(yōu)點(diǎn):如果被物體卡住了，它會(huì)立刻被檢測(cè)到。機(jī)器將停止，永遠(yuǎn)不會(huì)失去它的位置。

 

絕對(duì)位置反饋

 

5. 熱量和能量消耗

 

開環(huán)步進(jìn)電機(jī)采用固定電流，發(fā)熱大。閉環(huán)控制只提供速度環(huán)所需的電流，從而避免了電機(jī)發(fā)熱的問題。

 

比較和結(jié)論

 

伺服控制系統(tǒng)是最適合高速應(yīng)用涉及動(dòng)態(tài)負(fù)載變化，如機(jī)械臂。步進(jìn)控制系統(tǒng)更適用于需要低至中加速度和高保持力矩的應(yīng)用，如3D打印機(jī)、傳送帶、二次軸等。由于步進(jìn)電機(jī)的成本較低，使用后可降低自動(dòng)化系統(tǒng)的成本。如果運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)需要利用伺服電機(jī)的特性，就必須證明這些成本高的電機(jī)是物有所值的。

 

如何用更低成本的步進(jìn)電機(jī)代替伺服電機(jī)

 

本產(chǎn)品采用閉環(huán)控制

步進(jìn)電機(jī)集成電子控制后相當(dāng)于兩相無刷直流電機(jī)，可執(zhí)行位置環(huán)控制、速度環(huán)控制、DQ控制等算法。采用單回路絕對(duì)編碼器實(shí)現(xiàn)閉環(huán)換相，保證在任何速度下都能獲得最優(yōu)轉(zhuǎn)矩。

低能耗，保持涼爽

戶田步進(jìn)電機(jī)具有很高的節(jié)能效率。開環(huán)步進(jìn)電機(jī)總是根據(jù)全電流指令運(yùn)行，這可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)熱和噪音問題，與此不同的是，戶田電機(jī)的電流會(huì)根據(jù)運(yùn)動(dòng)的實(shí)際情況而變化，比如在加減速過程中。與伺服類似，這些步進(jìn)電機(jī)消耗的電流與實(shí)際需要的轉(zhuǎn)矩成正比。由于電機(jī)的工作溫度較低，且集成了電子控制板，所以toda步進(jìn)電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)與伺服電機(jī)類似的高峰值轉(zhuǎn)矩

 

如何用更低成本的步進(jìn)電機(jī)代替伺服電機(jī)

即使在高速的情況下，戶田步進(jìn)電機(jī)也需要較少的電流

 

在閉環(huán)技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)下，步進(jìn)電機(jī)可以滲透到高性能、高速的伺服電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域

 

步進(jìn)電機(jī)采用閉環(huán)技術(shù)

 

如果將閉環(huán)伺服技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用到步進(jìn)電機(jī)上，會(huì)產(chǎn)生怎樣的效果?

 

我們能做到步進(jìn)電機(jī)的成本優(yōu)勢(shì)和伺服電機(jī)的性能一樣嗎?

 

通過閉環(huán)控制技術(shù)的結(jié)合，步進(jìn)電機(jī)將成為一款兼具伺服和步進(jìn)電機(jī)優(yōu)點(diǎn)的低成本集成產(chǎn)品。由于閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)可以顯著地提高性能和能源效率，它可以在越來越多的高標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用中取代更昂貴的伺服電機(jī)。

接下來，以具有嵌入式閉環(huán)控制功能的toda一體化步進(jìn)電機(jī)為例，分析了采用閉環(huán)技術(shù)的步進(jìn)電機(jī)的性能及優(yōu)缺點(diǎn)。

 

步進(jìn)電機(jī)

 

精確匹配性能要求

 

為了保證有足夠的轉(zhuǎn)矩克服干擾，避免失步，開環(huán)步進(jìn)電機(jī)通常需要保證轉(zhuǎn)矩至少比應(yīng)用要求的值高40%。閉環(huán)式步進(jìn)電機(jī)沒有這個(gè)問題。當(dāng)這些步進(jìn)電機(jī)因過載而停止運(yùn)行時(shí)，它們將繼續(xù)保持負(fù)載狀態(tài)而不損失轉(zhuǎn)矩。消除過載狀態(tài)后，繼續(xù)運(yùn)行。在任何規(guī)定的速度下，都能保證最大扭矩，位置傳感器能保證無失步。因此，閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)的規(guī)格可以準(zhǔn)確匹配相關(guān)應(yīng)用的轉(zhuǎn)矩要求，而不需要額外40%的裕度。

 

開環(huán)步進(jìn)電機(jī)存在失步風(fēng)險(xiǎn)，難以滿足高暫態(tài)轉(zhuǎn)矩要求。與傳統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)相比，Toda閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)具有加速快、運(yùn)行噪聲低、諧振小等優(yōu)點(diǎn)。它們可以以更高的帶寬進(jìn)行操作，并取得優(yōu)異的性能。

 

內(nèi)閣免費(fèi)機(jī)

 

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如何用更低成本的步進(jìn)電機(jī)代替伺服電機(jī)

 

電子設(shè)備與步進(jìn)電機(jī)的集成可以降低復(fù)雜性

采用閉環(huán)技術(shù)后，閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)為用戶提供了極好的精度和效率，既能實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)的性能，又具有步進(jìn)電機(jī)價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)。低成本的步進(jìn)電機(jī)正逐步滲透到以高成本伺服電機(jī)為主的應(yīng)用領(lǐng)域。