在伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)之間進(jìn)行選擇可能是一個相當(dāng)大的挑戰(zhàn)，涉及到幾個設(shè)計因素的平衡。成本考慮因素、扭矩、速度、加速度和驅(qū)動電路都在為您的應(yīng)用選擇最佳電機(jī)方面發(fā)揮作用。
步進(jìn)電機(jī)與伺服電機(jī)的基本區(qū)別
步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)在兩個關(guān)鍵方面有所不同，它們的基本結(jié)構(gòu)和控制方式。步進(jìn)電機(jī)有大量的磁極，由永磁體或電流產(chǎn)生的南北極磁對，通常為50到100極。相比之下，伺服電機(jī)的磁極很少，通常總共有4到12個。每個磁極為電機(jī)軸提供一個自然停止點(diǎn)。極數(shù)越多，步進(jìn)電機(jī)就可以在每極之間精確地移動，而且在許多應(yīng)用中，步進(jìn)電機(jī)可以在沒有任何位置反饋的情況下運(yùn)行。伺服電機(jī)通常需要一個位置編碼器來跟蹤電機(jī)軸的位置，特別是在需要精確移動的情況下。
驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)到精確的位置要比驅(qū)動伺服電機(jī)簡單得多。對于步進(jìn)電機(jī)，一個驅(qū)動脈沖將電機(jī)軸從一個極移到另一個極。由于給定電機(jī)的步進(jìn)大小固定在一定的旋轉(zhuǎn)量上，因此移動到精確的位置僅僅是發(fā)送正確數(shù)量的脈沖。相比之下，伺服電機(jī)讀取當(dāng)前編碼器位置與指令位置之間的差異，并調(diào)整移動到正確位置所需的電流。在當(dāng)今的數(shù)字電子技術(shù)中，步進(jìn)電機(jī)比伺服電機(jī)更容易控制。
步進(jìn)器優(yōu)勢
步進(jìn)電機(jī)與伺服電機(jī)相比，具有極數(shù)大、驅(qū)動控制簡單等優(yōu)點(diǎn)。步進(jìn)電機(jī)的設(shè)計提供了一個恒定的保持扭矩，而無需為電機(jī)供電。步進(jìn)電機(jī)低速時的轉(zhuǎn)矩大于相同尺寸的伺服電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)之一是其相對較低的成本和可用性。
伺服優(yōu)勢
對于需要高速和高扭矩的應(yīng)用，伺服電機(jī)會發(fā)光。步進(jìn)電機(jī)的峰值轉(zhuǎn)速約為2000轉(zhuǎn)/分，而伺服電機(jī)的可用速度要快很多倍。伺服電機(jī)也保持其在高速下的額定轉(zhuǎn)矩，高達(dá)90%的額定轉(zhuǎn)矩可從高速伺服獲得。伺服電機(jī)的效率也比步進(jìn)電機(jī)高，效率在80-90%之間。伺服電機(jī)可以在短時間內(nèi)提供大約兩倍于其額定扭矩的扭矩，在需要時提供良好的容量。此外，伺服電機(jī)是安靜的，可在交流和直流驅(qū)動，不振動或遭受共振問題。
步進(jìn)限制
由于其所有的優(yōu)點(diǎn)，步進(jìn)電機(jī)有一些限制，這可能導(dǎo)致重大的實(shí)施和操作問題取決于您的應(yīng)用程序。步進(jìn)電機(jī)沒有任何備用電源。事實(shí)上，步進(jìn)電機(jī)在接近最大驅(qū)動速度時會損失大量的轉(zhuǎn)矩。在最大轉(zhuǎn)速的90%時，通常會損失80%的額定扭矩。步進(jìn)電機(jī)在加速負(fù)載方面也不如伺服電機(jī)。如果步進(jìn)電機(jī)不能產(chǎn)生足夠的轉(zhuǎn)矩，在下一個驅(qū)動脈沖之前，試圖加速負(fù)載過快，將導(dǎo)致跳過步驟和位置丟失。如果位置精度很重要，則電機(jī)上的負(fù)載不得超過其扭矩，或者步進(jìn)電機(jī)必須與位置編碼器結(jié)合，以確保位置精度。步進(jìn)電機(jī)也遭受振動和共振問題。在一定速度下，部分取決于負(fù)載動態(tài)，步進(jìn)電機(jī)可能進(jìn)入共振，無法驅(qū)動負(fù)載。
這會導(dǎo)致跳過步驟、電機(jī)失速、過度振動和噪音。
伺服限制
伺服電機(jī)能夠比步進(jìn)電機(jī)提供更多的功率，但確實(shí)需要更復(fù)雜的驅(qū)動電路和位置反饋，以實(shí)現(xiàn)精確定位。伺服電機(jī)也比步進(jìn)電機(jī)貴得多，而且通常很難找到。伺服電機(jī)通常需要變速箱，特別是低速運(yùn)行時。對齒輪箱和位置編碼器的要求使得伺服電機(jī)的機(jī)械設(shè)計更加復(fù)雜，增加了對系統(tǒng)的維護(hù)要求。最重要的是，在增加位置編碼器的成本之前，伺服電機(jī)比步進(jìn)電機(jī)更貴。
總結(jié)
為您的應(yīng)用選擇最佳電機(jī)取決于系統(tǒng)的幾個關(guān)鍵設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，包括成本、位置精度要求、扭矩要求、驅(qū)動功率可用性和加速度要求。總體而言，伺服電機(jī)最適合高速、高扭矩應(yīng)用，而步進(jìn)電機(jī)更適合低加速度、高保持扭矩應(yīng)用。