在伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)之間進(jìn)行選擇可能是一項(xiàng)艱巨的挑戰(zhàn)，涉及多個(gè)設(shè)計(jì)因素之間的平衡。成本因素，扭矩，速度，加速度和驅(qū)動(dòng)電路都在為您的應(yīng)用選擇最佳電動(dòng)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)在基本結(jié)構(gòu)和控制方式上有兩個(gè)關(guān)鍵方面的不同。步進(jìn)電機(jī)具有大量的磁極，由永磁體或電流產(chǎn)生的北極和南極的磁對(duì)，通常為50至100極。相比之下，伺服電機(jī)的極數(shù)很少，通常總共為4至12。每個(gè)極都為電動(dòng)機(jī)軸提供自然的停止點(diǎn)。極數(shù)更多，使得步進(jìn)電機(jī)可以在每個(gè)極之間精確，精確地移動(dòng)，并且在許多應(yīng)用中，無(wú)需任何位置反饋，即可操作步進(jìn)電機(jī)。伺服電動(dòng)機(jī)通常需要一個(gè)位置編碼器來(lái)跟蹤電動(dòng)機(jī)軸的位置，特別是在需要精確運(yùn)動(dòng)的情況下。

將步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)到精確位置比驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)簡(jiǎn)單得多。對(duì)于步進(jìn)電機(jī)，單個(gè)驅(qū)動(dòng)脈沖將使電機(jī)軸從一個(gè)極移動(dòng)到下一極。由于給定電動(dòng)機(jī)的步長(zhǎng)固定為一定的旋轉(zhuǎn)量，因此移動(dòng)到精確位置僅是發(fā)送正確數(shù)量的脈沖的問(wèn)題。相反，伺服電機(jī)讀取當(dāng)前編碼器位置與其命令位置之間的差，并調(diào)整移動(dòng)到正確位置所需的電流。使用當(dāng)今的數(shù)字電子設(shè)備，步進(jìn)電機(jī)比伺服電機(jī)更易于控制。

步進(jìn)電機(jī)優(yōu)勢(shì)

步進(jìn)電機(jī)與伺服電機(jī)相比，具有更多的優(yōu)勢(shì)，不僅可以提供更多的極數(shù)和更容易的驅(qū)動(dòng)控制。步進(jìn)電機(jī)的設(shè)計(jì)可提供恒定的保持轉(zhuǎn)矩，而無(wú)需為電機(jī)供電。低速時(shí)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩大于相同尺寸的伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。步進(jìn)電機(jī)的最大優(yōu)勢(shì)之一是其相對(duì)較低的成本和可用性。

伺服優(yōu)勢(shì)

對(duì)于需要高速和高扭矩的應(yīng)用，伺服電機(jī)會(huì)發(fā)光。步進(jìn)電機(jī)的峰值速度約為2,000 RPM，而伺服電機(jī)的速度要快許多倍。伺服電機(jī)還可以在高速時(shí)保持其扭矩額定值，高速時(shí)伺服系統(tǒng)可提供高達(dá)90％的額定扭矩。伺服電機(jī)的效率也比步進(jìn)電機(jī)更高，效率在80-90％之間。伺服電機(jī)可以在短時(shí)間內(nèi)提供大約兩倍于其額定轉(zhuǎn)矩的輸出，從而在需要時(shí)提供足夠的容量供用戶(hù)使用。此外，伺服電機(jī)安靜，可在交流和直流驅(qū)動(dòng)器中使用，并且不會(huì)振動(dòng)或遭受共振問(wèn)題。

步進(jìn)限制

步進(jìn)電機(jī)具有所有優(yōu)點(diǎn)，因此有一些限制，根據(jù)您的應(yīng)用，這些限制可能導(dǎo)致重大的實(shí)現(xiàn)和操作問(wèn)題。步進(jìn)電機(jī)沒(méi)有任何備用功率。實(shí)際上，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在接近其最大驅(qū)動(dòng)器速度時(shí)會(huì)損失大量扭矩。在最大速度的90％時(shí)，通常會(huì)損失80％的額定轉(zhuǎn)矩。步進(jìn)電機(jī)在加速負(fù)載方面也不如伺服電機(jī)。如果在下一個(gè)驅(qū)動(dòng)脈沖之前步進(jìn)器無(wú)法產(chǎn)生足夠的扭矩來(lái)移動(dòng)到下一個(gè)步驟的情況下，試圖以太快的速度加速負(fù)載，則會(huì)導(dǎo)致跳過(guò)的步驟和位置損失。如果位置精度至關(guān)重要，則電動(dòng)機(jī)的負(fù)載不得超過(guò)其扭矩，或者步進(jìn)電機(jī)必須與位置編碼器結(jié)合使用以確保位置精度。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)還遭受振動(dòng)和共振問(wèn)題。在某些速度下，部分取決于負(fù)載動(dòng)態(tài)步進(jìn)電機(jī)可能會(huì)進(jìn)入共振狀態(tài)，無(wú)法驅(qū)動(dòng)負(fù)載。

這會(huì)導(dǎo)致跳步和停轉(zhuǎn)，過(guò)度振動(dòng)和噪音。

伺服限制

伺服電機(jī)能夠提供比步進(jìn)電機(jī)更大的功率，但確實(shí)需要更復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)電路和位置反饋才能精確定位。伺服電動(dòng)機(jī)也比步進(jìn)電動(dòng)機(jī)昂貴得多，并且通常更難找到。伺服電機(jī)通常需要齒輪箱，特別是對(duì)于低速運(yùn)行。對(duì)齒輪箱和位置編碼器的要求使伺服電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)在機(jī)械上更加復(fù)雜，并增加了系統(tǒng)的維護(hù)要求。最重要的是，在增加位置編碼器成本之前，伺服電動(dòng)機(jī)比步進(jìn)電動(dòng)機(jī)貴。

摘要

選擇最適合您應(yīng)用的電動(dòng)機(jī)取決于系統(tǒng)的一些關(guān)鍵設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，包括成本，位置精度要求，扭矩要求，驅(qū)動(dòng)器功率可用性和加速度要求。總體而言，伺服電機(jī)最適合于高速，高扭矩應(yīng)用，而步進(jìn)電機(jī)更適合于低加速度，高保持扭矩的應(yīng)用。了解更多電機(jī)專(zhuān)業(yè)知識(shí)及技巧，可加入電機(jī)行業(yè)內(nèi)qq群136274082，業(yè)內(nèi)專(zhuān)業(yè)老師傅解答。