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二相和五相步進(jìn)電機(jī)的差異

發(fā)布時(shí)間:2019-09-12 09:57:50 最后更新:2021-02-22 08:41:52 瀏覽次數(shù):3668

步進(jìn)電機(jī)主要是依相數(shù)來做分類,其中又以二相、五相步進(jìn)電機(jī)為目前市場(chǎng)上所廣泛采用。大部分二相步進(jìn)電機(jī)基本上每轉(zhuǎn)最大可細(xì)分為400等分,五相則可細(xì)分為1000等分,所以表現(xiàn)出來的特性以五相步進(jìn)電機(jī)較佳、加減速時(shí)間較短、動(dòng)態(tài)慣性較低。

二相和五相步進(jìn)電機(jī)的差異比較:

 

二相步進(jìn)電機(jī)

五相步進(jìn)電機(jī)

分辨率

1.8度/0.9度(200、400細(xì)分)

0.72度/0.36度(500、1000細(xì)分),較二相步進(jìn)電機(jī)高出2.5倍

振動(dòng)性

100-200PPS之間為低速共振領(lǐng)域,振動(dòng)較大

無顯著共振點(diǎn)

低振動(dòng)

速度&轉(zhuǎn)矩特性

速度較低

高速、高轉(zhuǎn)矩

        

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度、1.8度,而五相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為0.72度、0.36度,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度;德國百格拉公司(BERGER LAHR)生產(chǎn)的三相混合式步進(jìn)電機(jī)其步距角可通過撥碼開關(guān)設(shè)置為1.8度、0.9度、0.72度、0.36度、0.18度、0.09度、0.072度、0.036度,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度/10000 = 0.036度,對(duì)于帶17bit的編碼器的電機(jī)而言,驅(qū)動(dòng)器每轉(zhuǎn)接收217= 131072 Pulse/Rev,其脈沖當(dāng)量為360度/131072脈沖 =0.002746度/脈沖。

 

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),一半應(yīng)采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動(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)以內(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、過載能力不同

         步進(jìn)電機(jī)一般不具過載能力。交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過載能力。以松下交流伺服系統(tǒng)為例,它具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能力。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]有這種過載能力,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)的控制為開環(huán)控制,啟動(dòng)頻率過高或負(fù)載過大易出現(xiàn)丟步或者堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象,停止時(shí)轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象,所以為保證其控制精度,應(yīng)處理好升、降速問題。交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)則為閉環(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僅需要幾毫秒,可應(yīng)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)來做執(zhí)行機(jī)構(gòu)。所以,在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過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)。
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